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1 5 1固体的能带 一 电子共有化 第5章固体能带论 1 晶体的势能 2 1 单个原子中的势能 电子只受一个离子电场的作用 其势能曲线像一个势阱 3 2 双原子分子中的势能曲线 两个原子靠得很近 每个价电子同时受到两个离子的作用 其势能曲线中间形成势垒 这是两个势阱叠加的结果 r减小 势垒宽度 势垒高度 4 3 晶体中周期势场 固体具有大量分子 原子或离子有规则排列的点阵结构 周期 5 2 共有化 处于低能级E1的电子在 势谷 中 电子势能 势垒高度 势垒较宽 穿透势垒概率很小 可认为它处于束缚态 处于高能级E2的电子可自由运动 电子势能 势垒高度 原来属于某一原子的电子 此时为晶体的几个原子共有 称这些电子是共有化电子 称这种由于晶体原子周期性排列而使价电子不再为单个原子所有的现象为电子的共有化 6 注意 1 共有化是指电子可在不同原子中的相似轨道上转移 3 原子的外层电子是高能级E2上的价电子 势垒穿透概率较大 电子可在整个固体中运动 故称共有化电子 7 二 能带 energyband 1 形成 由于电子共有化 使原子中具有相同能量的电子能级因原子相互作用而发生变化 使电子能级分裂 新的能级形成大小一定的一个能量范围 E 这个能量范围叫做能带 量子力学计算表明 固体中若有N个原子 由于各原子间的相互作用 对应于原来孤立原子的每一个能级 变成了N条靠得很近的能级 能带 8 能带的宽度记作 E 数量级为 E eV 若N 1023 则能带中两能级的间距约10 23eV 准连续 9 一般规律 1 越是外层电子 能带越宽 E越大 2 点阵间距越小 能带越宽 E越大 3 两个能带有可能重叠 10 能带中电子的排布 固体中的一个电子只能处在某个能带中的某一能级上 排布原则 1 服从泡里不相容原理 费米子 2 服从能量最小原理 11 电子排布时 应从最低的能级排起 有关能带被占据情况的几个名词 1 满带 排满电子 2 价带 能带中一部分能级排满电子 亦称导带 3 空带 未排电子 亦称导带 4 禁带 不能排电子 2 3 能带 最多容纳6N个电子 例如 1 2 能带 最多容纳2N个电子 12 能带对导电性的影响 13 固体的导电性质 主要是能带结构决定 而不是由电子的多少决定 能
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