2021-2022学年高二物理竞赛课件:能带结构_第1页
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文档简介

1、能带结构能带结构能带(对所有倒格矢求和)可在倒子空间展成傅立叶基数因为同样上式乘以 ,再对晶体体积积分,利用关系式 有解的条件是是一个以m为行指标,l为列指标的无穷多阶行列式,解之可得能量本征值能量本征值既与n有关,又与k有关。*对于每一个给定的n,本征能量包含由不同k取值所对应的许多能级,由许多能级组成的带称为能带。*不同的n代表不同的带,n称为带指标。*在同一个能带中相邻k值的能量差很小,E(K)可近似认为是k的连续函数。*两个能带之间可能出现电子不允许具有的能量间隙,称为能隙,或称为禁带。能量本征值的总体成为晶体的能带结构。(n=1,2,3,)第一次课2. 能带性质 (1) 对于任一能带

2、,其能量与波函数在k空间均具有对称性。证明:把布洛赫函数代入薛定谔方程得则 根据量子力学,可以选择的本征态,使它同时也是各平移算符的本征态。 为了确定,考虑周期性边界条件为 引进矢量平移任意晶格矢量可以看成是T1,T2,T3分别连续操作m1,m2,m3次的总的结果。布洛赫函数及其本征值都与实矢量k有关,由于不同的k对应于电子的不同状态,称其为布洛赫函数的波矢,是描述电子状态的量子数。波矢k在倒格子空间是均匀分布的,每一个波矢代表点都落在以 为棱边的平行六面体的顶角上,每个状态在倒易空间中所占的体积为代表点密度为如果k改变一个倒格子矢量没有改变,因此,倒格子空间中许多点对应同一个本征态,为了使k能一一对应地表示本征值,必须把k限制在一个范围内,使它既能概括所有不同的1,2,3取值,又没有两个k 值相差一

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