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1、晶體中電子在電場和磁場中的運(yùn)動晶體中電子在電場和磁場中的運(yùn)動如果晶體中存在電場、磁場或雜質(zhì)勢場,一般這些外場要比周期性勢場弱得多,這種情況下,如何處理電子的運(yùn)動問題?有兩種處理方法:一、解含有外場的薛定諤方程二、把電子看成經(jīng)典粒子,用準(zhǔn)經(jīng)典方法處理經(jīng)典粒子具有確定的位置和動量,但是微觀粒子由于受到測不準(zhǔn)關(guān)系的限制,不可能同時具有確定的位置和動量??梢杂貌ò硎揪w中電子的狀態(tài),此時,電子的位置和動量都具有近似的數(shù)值,其精確度由測不準(zhǔn)關(guān)系所限制。7.1 準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動一、波包和電子速度波包是指粒子空間分布在r0 附近的r范圍內(nèi),動量取值為k0附近k范圍內(nèi), r和k滿足測不準(zhǔn)關(guān)系,把波包中心r0稱為該
2、粒子的位置,中心k0稱為該粒子的動量。在晶體內(nèi),可以用布洛赫函數(shù)組成波包,(由于波包包含能量不同的本征態(tài),必須考慮時間因子)把與k0相鄰近的各狀態(tài)疊加起來就可以組成與量子態(tài)k0相對應(yīng)的波包,必須很接近于k0 ,寫成必須很小組成波包時必須限制在下列范圍內(nèi)說明波函數(shù)主要集中在線度為1/范圍內(nèi),中心在U=v=w=0,u即若把波包看成一個準(zhǔn)粒子,則該粒子的速度為 如果有外力F作用在電子上,在dt時間內(nèi),外力對電子所做的功為 電子的能量決定于狀態(tài)k,在外力作用下,狀態(tài)必須有相應(yīng)的變化dk二、在外力作用下狀態(tài)的變化和準(zhǔn)動量三、加速度和有效質(zhì)量與牛頓第二定律具有相同的形式,只是用一個二階張量代替了1/m,稱其為倒有效質(zhì)量張量。若選擇kxkykz沿張量的主軸方向,則例1. 簡單立方晶格中由原子s態(tài)形成的能帶的有效質(zhì)量。7.2 恒定電場作用下電子的運(yùn)動以一維緊束縛近似的結(jié)
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