固体物理学 课件 第6章 能带理论6.5节_第1页
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文档简介

固体物理学主讲教师：胡建民哈尔滨师范大学物理与电子工程学院1第六章能带理论2能带论的基本模型布洛赫定理紧束缚电子近似法固体的导电性近自由电子近似法晶体中电子的准经典运动导体绝缘体半导体第六章能带理论第五节晶体中电子的准经典运动3一、布洛赫电子的运动速度说明布洛赫函数不是动量算符的本征函数晶体中电子的动量称为准动量。布洛赫电子的平均速度周期场中运动的电子也称为布洛赫电子第六章能带理论第五节晶体中电子的准经典运动4一、布洛赫电子的运动速度一维晶体中波包的运动速度三维晶体中可见，电子在晶体中的速度取决于电子的能带结构。量子理论可知，电子的运动用德布罗意波描述第六章能带理论第五节晶体中电子的准经典运动5二、准经典运动方程一维晶体中电子受到外电场力F作用三维晶体：称为布洛赫电子的准经典运动方程。第六章能带理论6三、有效质量一维晶体中电子在外电场力F作用下被加速m*称为布洛赫电子的有效质量三维晶体中是二阶张量称为倒有效质量张量第五节晶体中电子的准经典运动α,

β=x,y,z第六章能带理论7三、有效质量第五节晶体中电子的准经典运动第六章能带理论8三、有效质量如果取kx，ky，kz为二阶张量的主轴是二阶对角张量第五节晶体中电子的准经典运动第六章能带理论9三、有效质量在主轴坐标系中定义的有效质量张量第五节晶体中电子的准经典运动第六章能带理论10四、准经典运动的物理意义布洛赫电子也称为准电子第五节晶体中电子的准经典运动布洛赫电子的动量称为准动量能量有效质量布洛赫电子近似地看作是准经典粒子准经典运动方程第六章能带理论11第五节晶体中电子的准经典运动第六章能带理论12四、准经典运动的物理意义布洛赫电子是质量为m*的自由电子第五节晶体中电子的准经典运动布洛赫波在输运过程中无衰减，无散射周期场对电子的散射作用归结为电子的有效质量有效质量不是电子的真实质量周期场中的电子是以有效质量运动的自由电子第六章能带理论13五、例题第五节晶体中电子的准经典运动求简单立方晶格中电子的有效质量α,

β=x,y,z可见kx,ky,kz为张量主轴有效质量张量为对角张量第六章能带理论14五、例题第五节晶体中电子的准经典运动第六章能带理论15五、例题第五节晶体中电子的准经典运动第六章能带理论16五、例题第五节晶体中电子的准经典运动布里渊区中心能带取极小值能带底能带底的有效质量为正值，且随交叠积分的减小而增大。第六章能带理论17五、例题第五节晶体中电子的准经典运动布里渊区边界能带取极大值能带顶能带顶的有效质量为负值第六章能带理论18五、例题第五节晶体中电子的准经典运动讨论布洛赫电子的能量可否表示为下式？布洛赫电子的速度可否表示为第六章能带理论19五、例题第五节晶体中电子的准经典运动讨论能带底附近：k很小接近于零，能量按小量展开第六章能带理论20五、例题第五节晶体中电子的准经典运动讨论能带顶附近：第六章能带理论21五、例题第五节晶体中电子的准经典运动讨论能带顶附近：能带底附近：电子是势能为Emin或Emax

，质量为m*的自由电子第六章能带理论

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