電子輸運課件

1、電子輸運PPT課件1 第五章第五章 電子的輸運性質(zhì)電子的輸運性質(zhì) 絕緣體(10-8一10-20 -1 cm-1)、 材料 半導(dǎo)體(105一l0-7 -1 cm-1) 導(dǎo)體(106一108 -1 cm-1) 金屬鍵結(jié)合的導(dǎo)體，其電導(dǎo)率隨溫度的升高而減小。鍵、共價鍵組成的混合鍵結(jié)合的材料，其電導(dǎo)率隨溫度的升高而增大。 一些離子晶體導(dǎo)電率和液體電介質(zhì)相當(dāng)，被稱作快離子導(dǎo)體。電子輸運PPT課件2電子輸運PPT課件3單一原子中單一原子中1.電子的能量是分立的能級電子的能量是分立的能級;2.電子的運動有隧道效應(yīng)。電子的運動有隧道效應(yīng)。 原子的外層電子原子的外層電子(高能級高能級)， 勢壘穿透概率較大，勢壘

2、穿透概率較大， 電子可以在整個晶體中運動電子可以在整個晶體中運動, 稱為稱為共有化電子。共有化電子。 原子的內(nèi)層電子與原子核結(jié)合較緊原子的內(nèi)層電子與原子核結(jié)合較緊,一般不一般不是是 共有化電子。共有化電子。 電子輸運PPT課件4晶體的能帶晶體的能帶 晶體具有大量分子、原子或離子有規(guī)則排列的點晶體具有大量分子、原子或離子有規(guī)則排列的點陣結(jié)構(gòu)。陣結(jié)構(gòu)。a。 晶體中的勢場對電子的能態(tài)有影響，電子受到周電子受到周期性勢場的作用。期性勢場的作用。晶體中電子的能態(tài)不是分立的能級分立的能級，而是連續(xù)的能帶，而是連續(xù)的能帶電子輸運PPT課件5原子之間作用越強，能級分裂越大，能級越高，能級分裂越大電子輸運PPT

3、課件6二二 . 能帶中電子的排布能帶中電子的排布 晶體中的一個電子只能處在某個能帶中的晶體中的一個電子只能處在某個能帶中的 某一能級上。某一能級上。 排布原則：排布原則： 1. 服從泡里不相容原理（費米子）服從泡里不相容原理（費米子） 2. 服從能量最小原理服從能量最小原理 設(shè)孤立原子的一個能級設(shè)孤立原子的一個能級 Enl ，它它最多能容納最多能容納 2 (2 +1)個電子。個電子。l 這一能級分裂成由這一能級分裂成由 N條能級組成的能帶后，能條能級組成的能帶后，能帶最多能容納帶最多能容納 2N(2l +1)個電子。個電子。電子輸運PPT課件7 電子排布時，應(yīng)從最低的能級排起。電子排布時，應(yīng)從

4、最低的能級排起。 有關(guān)能帶被占據(jù)情況的幾個名詞：有關(guān)能帶被占據(jù)情況的幾個名詞： 1滿帶（排滿電子）滿帶（排滿電子） 2價帶（能帶中一部分能級排滿電子）價帶（能帶中一部分能級排滿電子） 亦稱導(dǎo)帶亦稱導(dǎo)帶 3空帶（未排電子）空帶（未排電子） 亦稱導(dǎo)帶亦稱導(dǎo)帶 4禁帶（不能排電子）禁帶（不能排電子）2、3能帶，最多容納能帶，最多容納 6N個電子個電子。例如，例如，1、2能帶，最多容納能帶，最多容納 2N個電子。個電子。2N(2l+1)電子輸運PPT課件8 在允許取的在允許取的 E值（暫且稱為能級）之間，值（暫且稱為能級）之間，有一些不允許取的有一些不允許取的 E值（暫且稱為能隙）。值（暫且稱為能隙）

5、。圖圖 5 f(E)函數(shù)圖函數(shù)圖f(E)E電子輸運PPT課件9 孤立原子的最外層電子能級可能填滿了電孤立原子的最外層電子能級可能填滿了電子也可能未填滿了電子。子也可能未填滿了電子。在形成固體時，其相在形成固體時，其相應(yīng)的能帶也填滿了電子或應(yīng)的能帶也填滿了電子或未填滿電子。未填滿電子。 若孤立原子中較高的電子能級上沒有電子，若孤立原子中較高的電子能級上沒有電子，在形成固體時，其相應(yīng)的能帶上也沒有電子。在形成固體時，其相應(yīng)的能帶上也沒有電子。 孤立原子的內(nèi)層電子能級一般都是填滿的，孤立原子的內(nèi)層電子能級一般都是填滿的，在形成固體時，其相應(yīng)的能帶也填滿了電子。在形成固體時，其相應(yīng)的能帶也填滿了電子。

6、電子輸運PPT課件105.2 導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)體和絕緣體 它們的導(dǎo)電性能不同，它們的導(dǎo)電性能不同， 是因為它們的能帶結(jié)構(gòu)不同。是因為它們的能帶結(jié)構(gòu)不同。晶體按導(dǎo)電性能的高低可以分為晶體按導(dǎo)電性能的高低可以分為導(dǎo)體導(dǎo)體半導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體絕緣體電子輸運PPT課件11導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體半導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體絕緣體 Eg Eg Eg電子輸運PPT課件12 在外電場的作用下，大量共有化電子很在外電場的作用下，大量共有化電子很 易獲得能量，集體定向流動形成電流。易獲得能量，集體定向流動形成電流。從能帶圖上來看，是因為其共有化電子從能帶圖上來看，是因為其共有化電子很易從低能級躍遷到高能級上去。很易從低能級躍

7、遷到高能級上去。E導(dǎo)體導(dǎo)體電子輸運PPT課件13 從能級圖上來看，是因為滿帶與空帶之間從能級圖上來看，是因為滿帶與空帶之間有一個有一個較寬的禁帶較寬的禁帶（ Eg 約約36 eV），），共有化電子很難從低能級（滿帶）躍遷到共有化電子很難從低能級（滿帶）躍遷到高能級（空帶）上去。高能級（空帶）上去。 在外電場的作用下，共有化電子很難接在外電場的作用下，共有化電子很難接 受外電場的能量，所以形不成電流。受外電場的能量，所以形不成電流。 能帶結(jié)構(gòu)，滿帶與空帶之間也有禁帶，能帶結(jié)構(gòu)，滿帶與空帶之間也有禁帶， 但是但是禁帶很窄禁帶很窄（ E g 約約0.12 eV )。絕緣體絕緣體半導(dǎo)體半導(dǎo)體電子輸運P

8、PT課件14絕緣體與半導(dǎo)體的擊穿絕緣體與半導(dǎo)體的擊穿 當(dāng)外電場非常強時，它們的共有化電子當(dāng)外電場非常強時，它們的共有化電子還是能越過禁帶躍遷到上面的空帶中。還是能越過禁帶躍遷到上面的空帶中。絕緣體絕緣體半導(dǎo)體半導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體電子輸運PPT課件15電子輸運PPT課件16電子輸運PPT課件17電子輸運PPT課件18電子輸運PPT課件19電子輸運PPT課件20電子輸運PPT課件21電子輸運PPT課件22 材料的抗磁性：外加磁場的作用下，材料內(nèi)部電子發(fā)生重新取向，保持內(nèi)磁場不變?？勾判圆牧系拇呕蕿樨?fù)。0BsILS0BsI抗磁質(zhì)電子輸運PPT課件23 磁原子聚集體中各原子磁矩排列方式的不同分：順磁性：所

9、受磁力的方向順著磁場增強的方向。如：Na、Al、Mg0BsILS0BsI順磁質(zhì)電子輸運PPT課件24電子輸運PPT課件25電子輸運PPT課件26HBcHcHrBSBB的變化落后于H，從而具有剩磁，即磁滯效應(yīng)每個 對應(yīng)不同的 與磁化的過程有關(guān)。BH起始磁化曲線；rB剩磁飽和磁感應(yīng)強度SBcH矯頑力磁滯回線-不可逆過程在交變電流的勵磁下反復(fù)磁化使其溫度升高的磁滯損耗與磁滯回線所包圍的面積成正比。鐵磁體在交變場的作用下，它的形狀會隨之變化，稱為磁致伸縮（10-5數(shù)量級）它可用做換能器，在超聲及檢測技術(shù)中大有作為。電子輸運PPT課件27電子輸運PPT課件28電子輸運PPT課件29電子輸運PPT課件30

10、電子輸運PPT課件31電子輸運PPT課件32電子輸運PPT課件33電子輸運PPT課件34電子輸運PPT課件35反鐵磁耦合：相鄰鐵磁層的磁矩相互反平行。 鐵磁耦合隨隔離層的厚度呈周期性震蕩。電子輸運PPT課件36電阻：傳導(dǎo)電子受到散射引起。電子有兩種自旋方向。電子輸運PPT課件37電子輸運PPT課件38電子輸運PPT課件39電子輸運PPT課件40 AgI屬立方晶系，空間解為Im3m， AgI單胞中含有兩個AgI分子，I-離子占據(jù)立方晶格的頂角和體心位置，形成體心立方點降，兩個Ag離子無序地分布在42個間隙位置上，即6個碘離子八面體的(b)位置、12個碘離子四面體的(d)位置和24個碘離子三方雙錐

11、體的(h)位置。1. AgI電子輸運PPT課件41電子輸運PPT課件42電子輸運PPT課件43電子輸運PPT課件44電子輸運PPT課件45電子輸運PPT課件46 磁化率超導(dǎo)狀態(tài)下，B = 0M = -H = -1電子輸運PPT課件47電子輸運PPT課件48電子輸運PPT課件49電子輸運PPT課件50電子輸運PPT課件51 建立明確的微觀機制是高溫超導(dǎo)研究的最高目標(biāo)。因為只有認(rèn)清了高溫超導(dǎo)發(fā)生的真正原因，才能找到有效提高臨界溫度Tc以及臨界電流密度Jc等參數(shù)的有效途徑，為制備室溫超導(dǎo)體和投入廣泛應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。只要高溫超導(dǎo)的應(yīng)用未達(dá)到人類的理想境界，理論研究將一直是最熱門的話題之一。電子輸運P

12、PT課件52 Nb3Sn是-w型結(jié)構(gòu)、具有實用價值的超導(dǎo)材料。 -w型化合物A3B中，B原子占體心立方位置，單胞每個面上有2個A原子，A原子距最近頂點的B原子的距離為(32)，只有當(dāng)原子半徑比滿足0.97rBrA1.065時結(jié)構(gòu)才穩(wěn)定。 -w型化合物原子的平均電子數(shù)為4.7，6.5時，Tc最高。電子輸運PPT課件53電子輸運PPT課件54電子輸運PPT課件55電子輸運PPT課件56電子輸運PPT課件57 6.1 電介質(zhì)基本概念電介質(zhì)基本概念電子輸運PPT課件58 單位體積中電偶極矩的總和稱為極化強度PC/m2。即電介質(zhì)中的電荷短程位移將抵消部分外電場。 總電荷中的自由電荷部分將構(gòu)成一個與外電場同相的電場，而被極化抵消的另一部分電荷構(gòu)成一與外電場反向的電場，這一部分電荷稱為束縛電荷。 電子輸運PPT課件59 用電場