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14.2写出一维近自由电子近似,第n个能带(n=1,2,3)中,简约波矢的零级波函数一维近自由电子近似中,用简约波矢表示的波函数

第n个能带零级波函数第四章能带理论习题2第一个能带3第二个能带第三个能带44.3电子在周期场中的势能函数且a=4b,是常数。1)画出此势能曲线,并计算势能的平均值;2)用近自由电子模型,计算晶体的第一个和第二个带隙宽度

56势能的平均值令7在近自由电子近似模型中,势能函数的第n个傅里叶系数

第一个带隙宽度8——类似的表示共有8项——归并化简后得到体心立方s态原子能级相对应的能带9只计入最近邻格点原子的相互作用时,s态原子能级相对应的能带函数表示为4.7一维单原子链,原子间距a,总长度为L=Na1)用紧束缚近似方法求出与原子s态能级相对应的能带函数2)求出其能带密度函数的表达式3)如每个原子s态中只有一个电子,计算T=0K时的费密能级和处的能态密度10对于一维情形,任意选取一个格点为原点——有两个最近邻的格点,坐标为:a和-a能带密度函数的计算11对于一维格子,波矢为具有相同的能量,此外考虑到电子自旋有2种取向,在dk区间的状态数12能带密度T=0K的费密能级计算总的电子数其中13T=0K的费密能级T=0K费密能级处的能态密度14由于能带的交叠,能带1中的部分电子转移到能带2中,而在能带1中形成空穴,讨论时的费密能级其中为能带1的带顶,为能带2的带底4.9半金属交叠的能带15半金属的能带1和能带2如图所示能带1的能态密度16同理能带2的能态密度17——

半金属如果不发生能带重合,电子刚好填满一个能带。由于能带交叠,能带1中的电子填充到能带2中,满足18194.12设有二维正方晶格,晶体势场用近自由电子近似的微扰论,近似求出在布里渊顶角(/a,/a)处的能隙晶体布里渊顶角(/a,/a)处的能隙在近自由电子近似模型中,势能函数的第n个傅里叶系数20晶体势场21布里渊顶角代入22布里渊顶角处的能隙例题:设晶格常数为a的一维晶格的周期性势场为用自由电子近似的微扰论,近似地求出布里渊区边界/a处的能隙解:把U(x)展开为复数傅立叶级数发现傅立叶系数只有两个,即而布里渊区边界/a正好是第一布里渊的边界,能级在此发生分裂,分裂值为考虑一个二维正方格子,其晶格势场为用自由电子近似的微扰论,近似地求出布里渊区顶角(/a,/a

)处的能隙考虑一个二维正方格子,其晶格势场为在U(x)展开为复数傅立叶级数时只有4个系数,即V(1,1),V(1,-1),V(-1,1)

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