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1 5 1固體的能帶 一 電子共有化 第5章固體能帶論 1 晶體的勢能 2 1 單個原子中的勢能 電子只受一個離子電場的作用 其勢能曲線像一個勢阱 3 2 雙原子分子中的勢能曲線 兩個原子靠得很近 每個價電子同時受到兩個離子的作用 其勢能曲線中間形成勢壘 這是兩個勢阱疊加的結果 r減小 勢壘寬度 勢壘高度 4 3 晶體中周期勢場 固體具有大量分子 原子或離子有規(guī)則排列的點陣結構 周期 5 2 共有化 處于低能級E1的電子在 勢谷 中 電子勢能 勢壘高度 勢壘較寬 穿透勢壘概率很小 可認為它處于束縛態(tài) 處于高能級E2的電子可自由運動 電子勢能 勢壘高度 原來屬于某一原子的電子 此時為晶體的幾個原子共有 稱這些電子是共有化電子 稱這種由于晶體原子周期性排列而使價電子不再為單個原子所有的現(xiàn)象為電子的共有化 6 注意 1 共有化是指電子可在不同原子中的相似軌道上轉(zhuǎn)移 3 原子的外層電子是高能級E2上的價電子 勢壘穿透概率較大 電子可在整個固體中運動 故稱共有化電子 7 二 能帶 energyband 1 形成 由于電子共有化 使原子中具有相同能量的電子能級因原子相互作用而發(fā)生變化 使電子能級分裂 新的能級形成大小一定的一個能量范圍 E 這個能量范圍叫做能帶 量子力學計算表明 固體中若有N個原子 由于各原子間的相互作用 對應于原來孤立原子的每一個能級 變成了N條靠得很近的能級 能帶 8 能帶的寬度記作 E 數(shù)量級為 E eV 若N 1023 則能帶中兩能級的間距約10 23eV 準連續(xù) 9 一般規(guī)律 1 越是外層電子 能帶越寬 E越大 2 點陣間距越小 能帶越寬 E越大 3 兩個能帶有可能重疊 10 能帶中電子的排布 固體中的一個電子只能處在某個能帶中的某一能級上 排布原則 1 服從泡里不相容原理 費米子 2 服從能量最小原理 11 電子排布時 應從最低的能級排起 有關能帶被占據(jù)情況的幾個名詞 1 滿帶 排滿電子 2 價帶 能帶中一部分能級排滿電子 亦稱導帶 3 空帶 未排電子 亦稱導帶 4 禁帶 不能排電子 2 3 能帶 最多容納6N個電子 例如 1 2 能帶 最多容納2N個電子 12 能帶對導電性的影響 13 固體的導電性質(zhì) 主要是能帶結構決定 而不是由電子的多少決定 能

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