固体物理学 课件 第6章 能带理论6.6节_第1页
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固体物理学主讲教师：胡建民哈尔滨师范大学物理与电子工程学院1第六章能带理论2第六章能带理论3能带论的基本模型布洛赫定理紧束缚电子近似法固体的导电性近自由电子近似法晶体中电子的准经典运动导体绝缘体半导体第六章能带理论第六节导体、绝缘体和半导体41931年，英国物理学家威尔逊(A.H.Wilson)提出区分导体和绝缘体的微观判据预言半导体的存在阐明半导体中的载流子输运规律能带理论是解释导体、绝缘体和半导体导电性差异的基础理论。第六章能带理论第六节导体、绝缘体和半导体5一、能带结构的周期性和对称性第六章能带理论第六节导体、绝缘体和半导体6一、能带结构的周期性和对称性周期性对称性第六章能带理论第六节导体、绝缘体和半导体7二、能带的填充与固体导电性电子服从泡利原理和费米狄拉克统计规律由低到高填充能带，每个能带可填充2N(原胞数)个电子。根据能带的对称性可得速度的对称性第六章能带理论第六节导体、绝缘体和半导体8满带中电子的能量与速度第六章能带理论第六节导体、绝缘体和半导体9不满能带无外场时不满带中电子的能量和速度第六章能带理论第六节导体、绝缘体和半导体10外场改变不满带电子的对称分布第六章能带理论第六节导体、绝缘体和半导体11三、导体、绝缘体和半导体1导体和绝缘体则总价电子数为每个能带最多容纳的电子数为？2N如果每个原胞中的价电子为偶数2m填满m个能带2mN晶体一般为非导体。第六章能带理论第六节导体、绝缘体和半导体12三、导体、绝缘体和半导体1导体和绝缘体如果每个原胞中的价电子为偶数2m个，则总电子数为2mN个，填满m个能带，晶体一般为非导体。如果每个原胞中的价电子为奇数个，则一定存在不满能带，晶体为导体。如果能带有交叠，则电子会同时填充两个能带中的等能量状态，形成半满能带，则晶体为导体。第六章能带理论第六节导体、绝缘体和半导体13三、导体、绝缘体和半导体2半导体和绝缘体半导体的禁带宽度较窄，小于3eV。绝缘体的禁带宽度较宽。一定温度下，电子可以从能量最高的价带，被激发到能量更高的导带。导电性与导带电子浓度成正比第六章能带理论第六节导体、绝缘体和半导体14四、导体、绝缘体和半导体应用举例绝缘体：典型晶体是金刚石导体：碱金属Li，Na，K等；碱土金属Be，Mg，Zn等；半导体：典型晶体硅和锗，具有金刚石结构第六章能带理论第六节导体、绝缘体和半导体15绝缘体：典型晶体金刚石导体：碱金属Li，Na，K等；碱土金属Be，Mg，Zn等；半导体：典型晶体硅和锗，金刚石结构每个原胞含2原子，4价，满带，禁带宽6-7eV；碱金属：体心立方，每原胞含1原子，1价，半满带；碱土金属：六角密积，每原胞含2原子，2价，满带，能带有交叠；每原胞2原子，4价，满带，禁带宽0.67eV和1.12eV第六章能带理论第六节导体、绝缘体和半导体16导体、绝缘体和半导体的能带差异第六章能带理论第六节总结17能带结构的周期性和对称性能带的填充与晶体

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