§5.3 导体、半导体和绝缘体的能带论解释.ppt

§5.3 导体、半导体和绝缘体的能带论解释.ppt

  1. 1、本文档共19页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
§5.3 导体、半导体和绝缘体的能带论解释.ppt

上 页 下 页 结 束 返 回 第五章 晶体中电子在电场和磁场中的运动 * 上页 机动 下页 结束 返回 第一章 物理学和力学 本节主要内容: 5.3.1 满带电子不导电 5.3.2 导体、半导体和绝缘体的能带 5.3.3 近满带和空穴 5.3.4 金属和绝缘体的转变 §5.3 导体、半导体和绝缘体的能带论解释 5.3.1 满带电子不导电 1.满带、导带、近满带和空带 (1)满带:能带中所有电子状态都被电子占据。 (2)导带:能带中只有部分电子状态被电子占据,其余为空态。 (3)近满带:能带中大部分电子状态被电子占据,只有少数空态。 (4)空带:能带中所有电子状态均未被电子占据。 2.满带和导带中电子的导电情况 (1)无外电场 不论是否满带,电子填充 和- 的几率相等。 据右图可看出 又 I=0 导带 满带 E A E A (2)有外电场 轴上各点均以完全相同的速度移动,因此并不改变均匀填充各 态的情况。从A′移出去的电子同时又从A移进来,保持整个能带处于均匀填满的状况,并不产生电流。 满带: 导带: 在外场作用下,电子分布将向一方移,破坏了原来的对称分布,而有一个小的偏移,这时电子电流将只是部分抵消,而产生一定的电流。 E A E A 时 I=0 导带 满带 5.3.2 导体、半导体和绝缘体的能带 有导带 导带 导体 半导体禁带窄 禁带 半导体 空带 禁带 绝缘体 空带 绝缘体禁带宽 几个实例: 1.碱金属 Li Na K ns电子只占一半能带,为导体。 2.碱土金属 Be Mg Ca ns电子填满了ns能带,但ns能带与上面能带形成能带交叠,故仍为导体。 5.3.3 近满带和空穴 满带中少数电子受激发而跃迁到空带中去,使原来的满带变成近满带,近满带中这些空的状态,称为空穴。 空穴在外场中的行为犹如它带有正电荷+e。 (2) (3) (4) (1) 设能带中有一个 态没有电子,即能带中出现一个空穴,空穴的波矢用 表示。 可以证明: 满带中 (2) 如果满带中有一个电子逸失,系统的总波矢为空穴的波矢。 (1) (4) (3) 5.3.4 金属和绝缘体的转变 典型例子:低温下固化的隋性气体在足够高的压强下可以发生金属化的转变。 这种与能带是否交叠相对应的金属--绝缘体的转变称为Wilson转变。从非金属态变成金属态所需的压强称为金属化压强。 1.Wilson转变: 任何非导体材料在足够大的压强下可以实现价带和导带的重叠,从而呈现金属导电性。 Xe在高压下5d能带和6s能带发生交叠,呈现金属化转变。 2.结构变化引起的金属--绝缘体转变(Peierls转变) 设某金属,每个原胞有1个价电子,有一个半满的导带。 使原胞的晶格常量增大, 费密半径 半满的导带 满带 金属 绝缘体 例1:半导体材料的价带基本上填满了电子(近满带),价带中电子能量表示式E(k)=-1.016?10-34k2(J),其中能量顶点取在价带顶,这时若k=1 ?106/cm处电子被激发到更高的能带(导带),而在该处产生一个空穴,试求出此空穴的有效质量,波矢,准动量,共有化运动速度和能量。 解: (1) 波矢: (2)准动量: (3) (4) (5) 例2:晶格常量为a的一维晶格,其价带顶附近的色散关系为 其中 ,在导带底附近的色散 关系为 求: (1)禁带宽度; (2)导带底电子的有效质量和价带顶空穴的有效质量; (3)电子由价带顶激发到导带底时,准动量的变化; (4)在外电场作用下,导带底的电子和价带顶空穴的加速度; (5)设a=0.25nm,?=100v/m,请求出空穴自价带顶漂移到k0处所需的时间。 价带顶 导带底 (1)导带底 价带顶 (2)导带底 * *

文档评论(0)

文档精品 + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

版权声明书
用户编号:6203200221000001

1亿VIP精品文档

相关文档