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文档简介

.,岳贤军南通大学电子信息学院电子工程系,固体电子学导论,.,第3章晶体中的原子热振动,3.1原子间的相互作用,3.2一维单原子晶格的振动,3.3一维双原子晶格的振动,3.4晶格振动的量子化及声子,3.5晶体的热学性质,.,晶体宏观性质0时，CV以指数方式0.,局限性:温度很低时,实际实验曲线应以T3趋于零。存在偏差，原因？,.,假设:,将晶格视为连续介质，假设纵波、横波具有相同速度vp，则：=vpq,假设：,有,4.德拜模型,得,德拜频率,V为晶体的体积,.,德拜温度,.,高温极限,低温极限,符合低温下比热与T3成正比的实验规律。,局限性：,原因？,.,非简谐效应,1.晶格的非简谐振动,用f表示,用g表示,非简谐项,二.晶格振动的热膨胀,.,2.热膨胀,简谐近似,非简谐近似,对称抛物线，热振动不引起原子平衡位置的变化,非对称曲线，热振动引起原子平衡位置的变化热膨胀,晶体原子平衡位置的平均位移,晶体的线热膨胀系数,.,1.非简谐效应,非简谐效应,三.晶格振动的热传导,.,非简谐效应,声子之间存在相互作用,声子相互交换能量，实现热的传导,在简谐近似下，格波间也即声子间不存在相互作用。系统永远不会达到平衡。且热阻为零即热导率为无穷。,三.晶格振动的热传导,.,1.热导率,固体的导热本领由热导率描述,若给定的样品两端温度不等，热流就会从高温端流向低温端。,能流密度Q正比于温度梯度,热导率,.,晶格振动系统可以看作“声子气”系统，直接套用气体分子的热传导公式即可：,由散射决定,2.声子的散射机理,(1)声子之间的散射,(2)声子受晶体中点缺陷(杂质、空位)的散射,(3)声子受样品边界的散射,.,声子之间的散射：,Gh=0的声子散射过程-正常过程(N过程),Gh=0的声子散射过程-倒逆过程(U过程),q1,q2,q3,N过程,q1,q2,q3,U过程,Gh,q1+q2,.,U过程,.,热导率温度,.,3.金属的热导率与电导率,A)金属的热导率,室温下,.,B)金属的电导率,*电子-声子相互作用,金属中电子运动所受阻力
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