- Trang Chủ
- Vật lý
- Bài giảng Vật lí chất rắn - Chương 4: Lí thuyết dải năng lượng
Xem mẫu
- VẬT LÍ CHẤT RẮN
Phạm Đỗ Chung
Bộ môn Vật lí chất rắn – Điện tử
Khoa Vật lí, ĐH Sư Phạm Hà Nội
136 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
- Chương 4
Lí thuyết dải năng lượng
1. Electron trong trường thế tuần hoàn của tinh
thể
2. Mô hình electron liên kết yếu (định tính)
3. Mô hình electron liên kết mạnh (định tính)
4. Kim loại, bán dẫn và điện môi
5. Hàm Bloch
6. Mô hình electron liên kết yếu (định lượng)
7. Mô hình electron liên kết mạnh (định lượng)
8. Phương trình chuyển động của electron và lỗ
trống
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 2
- Electron
Mạng không
gian
Mạng tinh
thể
Gốc Các cấu trúc
xếp chặt
Gốc hình Các loại tinh
cầu cứng thể (ion,…)
Gốc tương tác
lẫn nhau
Gốc
dao động
Dải năng lượng
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 3
- 1. Electron trong trường thế tuần hoàn của tinh thể
Chuyển động của electron
é- " 2
2
!ù ! !
ê 2 m Ñ + V( r )ú y( r ) = Ey( r )
ë û
E, ψ (r) ó Trạng thái của electron
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 4
- 1. Electron trong trường thế tuần hoàn của tinh thể
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 5
- 2. Mô hình electron liên kết yếu (định tính)
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 6
- 2. Mô hình electron liên kết yếu (định tính)
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 7
- 2. Mô hình electron liên kết yếu (định tính)
Năng lượng và hàm sóng của electron trong tinh thể
một chiều phải tuần hoàn với chu kì 2𝜋/𝑎
Fig 3.2, p58, H. Alloul, Introduction to the physics of electrons in solide
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 8
- 2. Mô hình electron liên kết yếu (định tính)
• Năng lượng và xung lượng có giá trị liên tục
• Không bị giới hạn độ lớn
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 9
- 2. Mô hình electron liên kết yếu (định tính)
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 10
- 2. Mô hình electron liên kết yếu (định tính)
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 11
- 2. Mô hình electron liên kết yếu (định tính)
• Sóng đứng (-) có thế năng cao hơn (B) do ở xa ion
• Sóng đứng (+) có thế năng thấp hơn (A) do ở gần ion
• Eg là độ rộng vùng cấm
Fig 2&3, p164&166, C. Kittel, Introduction to Solid state physics, 8th
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 12
- 2. Mô hình electron liên kết yếu (định tính)
Tinh thể tuần hoàn tịnh tiến là nguyên nhân hình
thành dải năng lượng
Fig 3.5, p62, H. Alloul, Introduction to the physics of electrons in solide
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 13
- 3. Mô hình electron liên kết mạnh (định tính)
• Electron liên kết chặt chẽ với lõi nguyên tử, mặc dù
vẫn chịu tác dụng của thế của trường tinh thể.
• Trạng thái của electron gần với trạng thái trong
nguyên tử hơn là trạng thái electron tự do.
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 14
- 3. Mô hình electron liên kết mạnh (định tính)
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 15
- 3. Mô hình electron liên kết mạnh (định tính)
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 16
- 3. Mô hình electron liên kết mạnh (định tính)
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 17
- 3. Mô hình electron liên kết mạnh (định tính)
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 18
- 4. Kim loại, bán dẫn và điện môi
Trong vật rắn có hai loại dải năng lượng:
• Dải được phép: là dải năng lượng chứa các
mức khả dĩ mà electron có thể nằm ở các
mức năng lượng đó.
• Dải cấm: là dải không chứa mức năng lượng
khả dĩ nào. Không có electron nào trong tinh
thể có mức năng lượng thuộc vào dải cấm.
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 19
- 4. Kim loại, bán dẫn và điện môi
• Vật rắn có cấu trúc
năng lượng thành
từng dải
• Trong mỗi dải được
phép có N mức khả dĩ
vì vậy có 2N trạng thái
của electron
• Nằm giữa các dải
được phép là dải cấm
• Mức năng lượng nằm
sâu trong nguyên tử
sẽ tách thành các dải
hẹp.
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2018 20
nguon tai.lieu . vn
