固体物理第六章-课件电子版本

1、一、费米一、费米(fi m)能量能量1、费米、费米(fi m)分布分布电子遵从费米电子遵从费米(fi m)分布为分布为 11)(/E kTEEFDFeF第六章第六章 量子量子(lingz)自由电子论和电子输自由电子论和电子输运运第一页，共12页。 。费米能级以上能级全空费米能级以上能级全空级以下的能级，级以下的能级，时所有粒子排满费米能时所有粒子排满费米能0010111/ TFFTeFFDfFDfkTFD fFFD1、费米分布的性质、费米分布的性质1第二页，共12页。始始终终为为能能态态被被粒粒子子占占据据的的几几率率在在多多高高，以以上上能能态态。但但无无论论温温度度以以下下能能态态跃跃迁迁

2、到到获获得得能能量量从从粒粒子子随随着着温温度度升升高高，有有部部分分）（212102fffFDfFT fFFD11/2T 0T=0第三页，共12页。2、费米、费米(fi m)能级能级着电子填充的水平。着电子填充的水平。费米能级标志。费米能级标志率为率为时费米能级上粒子占有时费米能级上粒子占有，率率时费米能级处粒子占有时费米能级处粒子占有特殊能级，当特殊能级，当、费米能级、费米能级210103 TT第四页，共12页。 230210003210fFDfcdcNdFdNTf 电子气体：电子气体：时时32223222032224232322332 VNmmVNcNf 乘乘考考虑虑电电子子自自旋旋，状

3、状态态数数界界条条件件无无关关。密密度度与与质质量量有有关关，与与外外粒粒子子是是系系统统固固有有属属性性，只只有有绝绝对对零零度度时时的的费费米米能能级级第五页，共12页。 9462312111221121102421122122100021 xxxnpfnfnnnpfFDpFDFDddnkTpdFdFcdFNT为黎曼函数为黎曼函数积分公式积分公式时，时，第六页，共12页。 32202032222222081812381321322321 ffffffFDkTkTcNkTcdFcNn 取取00,fffkT 所以近似认为所以近似认为但是一般条件下但是一般条件下费米能级与温度有关，费米能级与温度

4、有关，第七页，共12页。3、费米面k空间中，能量为EF，即半径为等能面称为(chn wi)费米面，kF 就是费米半径。22FFmEK T = 0 时，费米面内，都被电子时，费米面内，都被电子 填满。填满。T 0 时，有部分时，有部分(b fen)电子从电子从 EF 内内 kT范围激发到范围激发到 EF 外外 kT 范围内。范围内。EFkxkzky第八页，共12页。6.2、接触、接触(jich)势差势差 热电热电子发射子发射1、功函数(hnsh)：绝对零度，电子在势阱 E0 内，电子至少获得 的能量，才能脱离金属表面， 称为脱出功。FEE 0E0EF第九页，共12页。2、热电子发射、热电子发射(fsh)：当金属被加热：当金属被加热到较高温度时，有部分电子获得的能量到较高温度时，有部分电子获得的能量大于大于 ，可逸出金属，产生热电子发，可逸出金属，产生热电子发射射(fsh)电流。电流。热电子发射热电子发射(fsh)电流密度：电流密度：越越小小越越大大，电电流流密密度度功功函函数数jeATjkT 2温度温度(wnd)T越高，电流密度越大越高，电流密度越大第十页，共12页。二、接触二、接触(jich)势差势差两种不同金属接触或导线两种不同金属接触或导线(doxin)连接，连接，两块金属两块金属产生不同的接触电势差产生不同的接触电势差VA、VB (VA0