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文档简介

1、1.第23讲,恒定磁场中的电子运动,1。恒定磁场中的准经典运动,恒定磁场中电子运动的基本方程,2)洛伦兹力不作功,能量不随时间变化,电子在k空间的等能面上运动,1)沿磁场方向的分量不变,k空间中电子的轨迹是垂直于磁场的平面与等能面的交点,2,2,4, k空间电子在平面上做圆周运动,5,真实空间电子在(x,y)平面上做匀速圆周运动,旋转频率,时间导数,7,电子在Z方向上做匀速圆周运动,在(x,y)平面上做匀速圆周运动,8,3。 自由电子的量子理论由于哈密顿量不包含,波函数被选作本征态,而波函数,10,得到,凌,11,简谐振子方程,简谐振子波函数,能量本征值,12,自由电子在磁场中的波函数和能量本

2、征值,在(x,y)平面上的圆周运动对应于简谐振动,并且能量被量子化。这些量子化的能级被称为4。晶体中电子的有效质量近似,即在磁场中运动的晶体中电子的哈密顿量,将周期势场的影响概括为有效质量的变化。有效质量近似法,哈密顿量,有效质量近似法可以用来处理半导体能带底部和能带顶部附近的碱金属。15.采用有效质量近似后,晶体中电子在磁场中的运动转化为自由电子在磁场中的运动。在以前的结果中,电子的质量m被有效质量m*代替。旋转频率,磁场中自由电子的波函数,能量本征值,16,5.5回旋共振。当晶体中的电子在磁场中运动时,采用有效质量近似后,它们做螺旋运动。旋转频率,能量本征值,朗道能级,17。当在垂直于磁场的方向上施加交变电场时,电子将吸收交变电场的能量,这称为回旋共振。电子吸收电场的能量,实现从朗道能级到更高能量朗道能级的跃迁。电子的有效质量可以通过测量回旋共振频率来确定。在半导体材料的能带底部和能带顶部附近,电子的有效质量是不同的。它有不同的回旋共振频率,18。为了获得清晰的共振峰,要求01是电子的平均自由运动时间。为了确保它足够大,它需要液氦中的高纯度晶体。为了保证量化效果明显,这是必需的。回旋共振实验表明,硅导带底部附近的等势面由六个长轴沿方向的旋转椭球等势面组成,旋转椭球的中心位于该方向上从中心到简单布里渊区边界的0.85倍处。锗导带底部附近的等势面由8个沿长轴方向旋转的椭球等

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