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能带理论中的每一能带中的能级是连续的吗? 能带理论中的能隙

2020-10-04知识7

能带理论中的每一能带中的能级是连续的吗? 1,旧的量子论中,量子化条件说明了微观粒子只能存在于某些不连续的状态。电子当然也不例外,原子中电子的能量只能是某些分立的值。某个能量状态定义为一个能级。电子能量,角动量等等的运动状态用轨道来表示。例如2p表示主量子数为2(体现能量大小),角动量量子数为1(体现角动量大小)的轨道。2,能量越低,体系越稳定,所以原子中的电子总是尽量往低能级的轨道排。按照泡利不相容原理,每个轨道上的电子数都有限制。总得来说,基态的原子其核外电子排布都是按照不相容原理,能量从低到高依次排列。例如硅原子核外电子排布为1s22s22p63s23p2,其中前10个电子一般背原子核紧紧束缚,外围4个电子性质比较活跃,收到激发能跃迁到更高能级,或者电离。另外,由于3p轨道最多可以排布6个电子,所以实际上硅原子中最外层还有剩余4个状态未被电子填满。3,当原子组成晶体时,由于原子周期性的排布,随着原子增多,原先分立的电子能级会变得越来越密集,最后变成一条条看准连续(很密集的能级,实际上不连续)的能级结构,称为能带。晶体中外层原子一般是共用的,称为价电子,这些电子的能量状态只能存在于这些能带之中。4,晶体中的能带一般是带状的,在带与带之间有时会空出很。

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关于固体物理中的能带理论,在实空间中到底是以一种什么样的形式存在? 在各种书籍上,都表明了能带在 k 空间中的分布,都画出了简约布里渊区中能带随 k 的分布情况,但是总觉得…

能带理论中的每一能带中的能级是连续的吗? 能带理论中的能隙

请问为什么能带理论中会有能级分裂现象? 能带理论是用来描述固体的。固体是由好多好多原子周期性排列组成的。根据能带理论,固体可以分为三类,金属,半导体,和绝缘体。我们先考虑一个原子,原子是由原子核和电子构成的。电子会按照能级结构自下而上一个一个地占据,根据泡利不相容原理,每个能级只能占据两个自旋相反的电子。我们现在考虑最外层的那个电子,假设它处在某个能级E1上,在这个能级的上面还有更高的能级E2,E1上可能有1个电子,可能有2个电子,E2上没有电子。考虑有两个原子,如果两个原子离的非常远的话,相当于这两个原子是完全隔离的。这时两个E1能级是完全重叠在一起的。现在让这两个原子靠近,甲原子上的电子可能跑到乙原子上,乙原子上的电子也可能跑到甲原子上去。相邻原子间的这种相互作用会导致原来重叠在一起的两个能级发生移动,一个往上,一个往下,比如E1就变成了E1+Δ和E1-Δ。固体是由很多原子构成的。如果是1摩尔的话,就是阿佛加德罗常数(6后面23个零),这么多原子,如果是完全隔离的,就意味着有阿佛加德罗常数个能级E1完全重叠在一起。但实际上原子和原子互相靠近,相邻原子上的电子可以跑来跑去,这就导致了阿佛加德罗常数个E1会散开,原来集中分布的能级E1就会展宽为宽度为B的。

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能隙的固体的能带

直接带隙和间接带隙的区别 直接带隙半导体材料就是导带最小值(导带底)和满带最大值在k空间中同一位置。电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴(形成半满能带)只需要吸收能量。间接带隙半导体材料导带最小值(导带底)和满带最大值在k空间中不同位置。形成半满能带不只需要吸收能量,还要改变动量。间接带隙半导体材料导带最小值(导带底)和满带最大值在k空间中不同位置。电子在k状态时的动量是(h/2pi)k,k不同,动量就不同,从一个状态到另一个必须改变动量。

能带理论的定义是什么? 能带理论是用量子力学的方法研究固体内部电子运动的理论。是于20世纪初期,在量子力学确立以后发展起来的一种近似理论。它曾经定性地阐明了晶体中电子运动的普遍特点,并进而说明了导体与绝缘体、半导体的区别所在,解释了晶体中电子的平均自由程问题。自20世纪六十年代,电子计算机得到广泛应用以后,使用电子计算机依据第一原理做复杂能带结构计算成为可能(不过仍然非常耗时,一次典型的能带结构自洽计算在普通工作站上往往需要花几个小时甚至一周多的时间才能完成)。能带理论由定性发展为一门定量的精确科学。固体材料的能带结构由多条能带组成,能带分为传导带(简称导带)、价电带(简称价带)和禁带等,导带和价带间的空隙称为能隙(即右边第二副图中所示的Eg)。能带结构可以解释固体中导体、半导体、绝缘体三大类区别的由来。材料的导电性是由“传导带”中含有的电子数量决定。当电子从“价带”获得能量而跳跃至“传导带”时,电子就可以在带间任意移动而导电。一般常见的金属材料,因为其传导带与价带之间的“能隙”非常小,在室温下电子很容易获得能量而跳跃至传导带而导电,而绝缘材料则因为能隙很大(通常大于9电子伏特),电子很难跳跃至传导带,所以无法导电。

能带和能带隙的原理 可以证明每条能带中能级的条数是固体中原子(对晶体而言是晶胞)个数的2倍。诸原子中的电子可以以不同的方式占据各能级。按照被电子不同的占有情况,能带可分为价带、满带、空带、导带。完全被电子占据的能带称为满带,完全未被占据的称为空带,部分被占据的称为导带,价电子占据的称为价带。价带可以是满带,也可以是导带。能带被电子占据的方式决定了介质的导电性能。若一介质有导带存在,那么在不大的外加电场(不至于使原子结构被破坏)的作用下,导带内的电子会在该带内发生跃迁。这种跃迁所需的能量甚小。由于该带内诸能级对应的动量不同,跃迁的结果使得电子系的总动量发生连续改变,因而形成宏观定向移动。这种介质就是导体。绝缘体是无导带的介质。由于绝缘体中只存在满带和空带,因而电子的跃迁只能在不同能带之间进行,这种跃迁需要的能量较大,一般不容易发生,这就是绝缘体通常不导电的原因。若外加电场足够强,则可发生这种不同能带之间的跃迁,而这时,绝缘介质的内部结构已被破坏(被击穿)。能带理论的最大成就是它能够解释半导体现象。原来在半导体中,能带也是满带,但是一个满带和空带之间的能隙很小,或者有交叠。这样它就容易在外界作用(如。

能带结构中带隙产生的原因是什么 原因:这是由于广义梯度近似GGA这种近似方法本身缺陷造成的,它低估了激发态电子间抄的关联作用,使得计算值低于实验值,但并不影响对结果的定性分析。如果想要大点带隙,一是采用楼上说的“采用LDA+U则可达到3.4。其中U(Zn,d)=10.5,U(O,p)=7.0。还有要用模守衡势使用剪刀差修正带隙 剪刀差等于实验值与计算值的差 这样做出图来就好看多了,本质不变。能带理论是关于电子在周期性势场中的运动状态的理论。对于纳米材料,已经失zd去了周期性,故严格说来,谈不上有能带,也不存在能隙概念。但是对于纳米材料,可以讨论电子的量子能级概念。根据测不准关系,随着尺寸的缩小,电子的动量和能量的变化范围增大,这就意味着能级间距变宽。

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