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S o l i d S t a t e P h y s i c s in S c h o o l of O p t i c a l a n d E l e c t r o n i c I n f o r m a t i o n
固体物理
“王大珩”光电创新实验班1301
光学与电子信息学院
郑志平
A
2016-1-8
ANN
AN
S o l i d S t a t e P h y s i c s in S c h o o l of O p t i c a l a n d E l e c t r o n i c I n f o r m a t i o n
目录
1 晶体结构
2 晶体结合
3 晶格振动
4 晶体热学性质
5 能带论
AN AN
S o l i d S t a t e P h y s i c s 5in S能带 c h o o l of论 O p t i c a l a n d E l e c t r o n i c I n f o r m a t i o n
本章内容提要:
Bloch定理
近自由电子模型
紧束缚模型
电子在晶格场中的运动
金属、绝缘体和半导体
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引言
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离子实体系
——离子实体系决定着材料中声波的传播、热膨胀、晶
格比热、晶格热导率等性能
——在离子实体系中,离子的运动行为是通过经典
的牛顿运动方程来描述的
——周期排列的离子实体系的行为可以通过晶格动力
学理论处理,通过晶格振动中能量量子—声子描
述晶体的物理特性
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引言
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电子体系
——电子体系决定着材料中的电导率、金属的热导率、
能带结构、超导电性、磁学性能等
——单电子近似后,晶体中的每个电子都在一个周期
性的等效势场中运动
——通过分离变量求解,获得N个形式完全相同的薛
定谔方程。这样只须求解一个方程,多电子问题
化简为单电子问题
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引言
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复杂性的起源——多体问题
在固体中存在大量的电子,它们的运动是相互关联的
晶体多粒子体系的简化方案——单电子近似
在原子结合成固体的过程中,价等效势场具有周期性
电子的运动状态发生了很大的变
化,而内层电子的变化较小离子实处在其平衡位置,
偏离看成是微扰
可以把原子核和内层电子近似看
成是一个离子实能带理论的出发点是
固体中的价电子不再
这样单个价电子的等效势场,就束缚于个别的原子,
包括:离子实的势场、其它价电而是在整个固体内运
子的平均势场。——单电子近似动,称为共有化电子
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引言
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实际固体=大量“原子+电子”的系统
复杂的多体问题
离子实相互作用价电子能
带
论
单电子近似求
解
周期性排列且固定在平衡位置的原子实势场
思
+其它电子的平均势场
路
求解薛定谔方程
固体中电子状态及运动特点
固体特有的物理性质
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引言
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单个原子电子在原子实势场+其它电子势场下,分
列在不同能级,形成电子壳层
原