2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：Bloch電子的準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動(dòng)

1、Bloch電子的準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動(dòng)Bloch電子的準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動(dòng)Next：如何描述晶體電子的運(yùn)動(dòng)速度、準(zhǔn)動(dòng)量和有效質(zhì)量？Bloch電子的準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動(dòng)一、電子速度色散關(guān)系： 準(zhǔn)電子：Bloch電子的準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動(dòng)二、準(zhǔn)動(dòng)量電子受外力作用時(shí)，根據(jù)功能原理2）上式類似于牛頓定律，是電子在力作用下運(yùn)動(dòng)的基本方程。 1） 定義為準(zhǔn)動(dòng)量Bloch電子的準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動(dòng)三、有效質(zhì)量 下面討論電子的質(zhì)量。從基本關(guān)系式出發(fā)： 與 類比Bloch電子的準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動(dòng)有效質(zhì)量 定義有效質(zhì)量張量：選坐標(biāo)于主軸方向（kx , ky , kz 方向），張量積為零有效質(zhì)量是材料的重要實(shí)驗(yàn)參數(shù)（可查表）有效質(zhì)量包括晶格周期場(chǎng)的作用，使得我們可以簡(jiǎn)單地處

2、理外場(chǎng)力作用下電子的位置運(yùn)動(dòng)Bloch電子的準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動(dòng)有效質(zhì)量 有效質(zhì)量近似有效質(zhì)量有方向性：mx*, my*, mz* 一般不相等m* 不是常數(shù)，與 k有關(guān)。可以正、負(fù)、無(wú)窮大實(shí)際材料（如半導(dǎo)體），在很大的能量范圍，有效質(zhì)量近似為常數(shù)有效質(zhì)量近似，那么晶體電子運(yùn)動(dòng)的圖像如經(jīng)典圖像。Next：如何利用能帶理論區(qū)分導(dǎo)體、絕緣體與半導(dǎo)體？滿帶不導(dǎo)電 在滿帶中（無(wú)電場(chǎng)），每個(gè)電子有電流 -qv；但k 和 k 的電子的電流互相抵消。當(dāng)外加電場(chǎng)（或磁場(chǎng)）時(shí)，任一時(shí)刻，電子的填充狀況不改變，電子以同樣速度在K空間移動(dòng)，總電流仍為零。 能帶論 ：滿帶不導(dǎo)電 在恒電場(chǎng)下部分填充能帶可以產(chǎn)生電流 在E=0時(shí)，電子在 k 的態(tài)上對(duì)稱分布，總電流為零；在E0時(shí)，所有電子在K空間沿同一方向移動(dòng)，會(huì)有部分電子的電流不被抵消，產(chǎn)生凈電流 部分填充能帶可以產(chǎn)生電流 產(chǎn)生直流電流，必需有非彈性碰撞近滿帶和空穴設(shè)想帶中只有一個(gè)態(tài)k未被占據(jù)該帶的全部