1、原子結(jié)構(gòu)的楊紫理論，第一章固體的電子能量結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，原子由原子核和核外電子組成。一般來說，在用各種材料堆積前后，各種元素原子的原子核狀態(tài)沒有變化，只有部分核外電子的狀態(tài)發(fā)生變化。原子間的結(jié)合類型：金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、分子結(jié)合、氫鍵晶體中的原子累積方法，可以分為晶體結(jié)構(gòu)：共14茄子空間晶格材料中的電子能量結(jié)構(gòu)：原子種類、結(jié)合類型、累積方法，材料是原子累積，晶體和非晶質(zhì)兩個(gè)茄子類別。材料的各種物理特性，1，學(xué)習(xí)交流PPT，鉆石和石墨，2，學(xué)習(xí)交流PPT，鉆石的原子結(jié)構(gòu)，碳原子圖表，3，學(xué)習(xí)交流PPT，石墨和晶體結(jié)構(gòu)，這樣的差異，原子核的狀態(tài)沒有差別因果律表達(dá)在哪里？4，學(xué)習(xí)交流PPT，牙齒章節(jié)

2、的內(nèi)容，第一章提供了說明和分析材料物理性能的理論工具，接下來的第六章相對(duì)獨(dú)立，分別介紹了各種物理性能。材料的物理特性主要取決于材料的電子結(jié)構(gòu)，因此第一章的理論主要集中在電子不同情況下的能量結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，因此第一章的關(guān)鍵詞：電子行為說明。主要內(nèi)容是電子的波動(dòng)性金屬的費(fèi)米-索末菲電子理論晶體能量理論，內(nèi)容基本上是人類對(duì)電子行為的認(rèn)識(shí)逐漸加深，5，交流PPT，霍爾效應(yīng)，自由電子在洛倫茲力的作用下正負(fù)電荷(威廉莎士比亞，自由電子，自由電子，自由電子，自由電子，自由電子，自由電子，自由電子)，1.1 .1電子的粒子，6，學(xué)習(xí)交流PPT，平衡，橫向全車：霍爾系數(shù)，僅對(duì)導(dǎo)體材料相關(guān)。7，學(xué)習(xí)交流PPT，霍爾效

3、應(yīng)應(yīng)用：(1)載流子濃度測量(n)，(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度測量，(3)半導(dǎo)體載流子類型判斷，半導(dǎo)體具有兩種茄子載流子，即霍爾效應(yīng)的正電荷，8，學(xué)習(xí)交流PPT 2，微觀粒子波粒二象性，1924年法國物理學(xué)家德布羅意(32歲)提出了物質(zhì)波假說，11，學(xué)會(huì)了交流PPT，能量e，動(dòng)量，3，波粒二象性所有物質(zhì)的普遍屬性，頻率，E是相對(duì)論能量，12，學(xué)習(xí)交流PPT，示例計(jì)算電子通過U1=100V和U2=10000V的電壓加速的德布羅意波長1和2分別是多少？解釋：電壓U加速后，電子的動(dòng)能，根據(jù)德布羅意公式，此時(shí)電子的波長如下?？梢源胍阎臄?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。1=0.123nm，2=0.0123 nm(誤差小，不考慮相

4、對(duì)論效果)，10經(jīng)典力學(xué)中傾斜運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)描述與水波的描述方法思想和經(jīng)典粒子牙齒不同。水波被設(shè)定為一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律的概率波，粒子出現(xiàn)在有限空間中的概率，正則化波函數(shù)，可歸屬性，有限性，15，學(xué)習(xí)交流PPT，電子云是，如果想法密度表示空間中出現(xiàn)的粒子概率密度，則牙齒圖形將成為電子云(描述電磁波的工具，定性分析，更形象，但不是真實(shí)圖像)，16，交流電PPT，1.1.4薛定諤方程，K是以矢量，波矢量，K為自變量的三維軸將成為K空間，描述電子的動(dòng)作將在K空間中，一維傳播電子在空間中出現(xiàn)的概率密度和時(shí)間無關(guān)，是建立薛定諤方程的主要思維方式，(非相對(duì)論形式，E是經(jīng)典粒子動(dòng)能)，在一維條件下學(xué)習(xí)自由電子的薛定諤方

5、程，18，電子等交流PPT是不自由的，鄭智薰相對(duì)論非正規(guī)形式，19，學(xué)習(xí)交流PPT，波函數(shù)性質(zhì)，有限：根據(jù)波函數(shù)統(tǒng)計(jì)解釋，它必須具有以下性質(zhì)：20，學(xué)習(xí)交流PPT，量子力學(xué)基本研究，特別是波函數(shù)統(tǒng)計(jì)解釋，1954年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。波函數(shù)薛定諤方程確定、粒子波粒二象性：波應(yīng)指波動(dòng)率、粒子發(fā)生衍射、干擾等現(xiàn)象。粒子性主要是指粒子能量不連續(xù)和量子化。在自由狀態(tài)中，E，K是連續(xù)的，但通常電子不能處于完全自由狀態(tài)。電子的運(yùn)動(dòng)總是受到各種限制。被稱為束縛狀態(tài)。束縛狀態(tài)下電子的能量E和波向量K都是連續(xù)的量子化。21，學(xué)習(xí)交流PPT，1.2金屬的費(fèi)米-。大約第三階段，第一階段，經(jīng)典自由電子學(xué)說，電子能量服從經(jīng)

6、典麥克斯韋玻耳茲曼分布第二階段，量子自由電子學(xué)說。電子能量服從費(fèi)米子分布3，能量理論。電子不是完全自由地引入周期勢場。牙齒三個(gè)階段表明，對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)逐漸加深，對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)描述也更符合實(shí)際情況。晶體中的電子不同于原子周圍的電子。電子的主要物理量是能量E，22，交流電PPT，1.2.1金屬中自由電子的能級(jí)，一維情況，構(gòu)建一維勢阱模型，邊界條件，電子能量，一維薛定諤方程替代，理解，23，學(xué)習(xí)金屬線中自由電子的能量不是連續(xù)的，而是量子化的。波粒二象性中的粒子性主要測量能量量化，24，交流PPT學(xué)習(xí)，三維情況相似，電子分隔，楊紫數(shù)。如果多個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)于同一個(gè)能級(jí)，則稱為簡單?？紤]到自旋(兩個(gè)電子能

7、量相同，自旋角動(dòng)量大小相同，方向可能相反)，金屬的自由電子至少是雙鍵。能級(jí)之間的能量差異很小，稱為準(zhǔn)連續(xù)能譜。例如，要計(jì)算量子數(shù)和波函數(shù)，25，學(xué)習(xí)交流PPT，1.2.2自由電子能級(jí)密度，考慮本卡曼周期性邊界條件，不確定性關(guān)系，金屬中自由電子的能量分布，必須理解電子的能級(jí)密度，定義。各點(diǎn)所占的K空間體積是單位體積中包含的電子數(shù)，26，學(xué)習(xí)交流PPT，考慮電子自旋，能量是E以下低能級(jí)狀態(tài)的總數(shù)，E微分，自由電子系統(tǒng)只是一個(gè)簡單的模型，實(shí)際情況更加復(fù)雜，二維情況，一維情況，三維情況能量為E的狀態(tài)被電子所占的概率是自由電子分布為fer在0K，能量小于或等于費(fèi)米能量的整個(gè)能級(jí)都滿了，能量大于費(fèi)米。(威

8、廉莎士比亞，能量，能量，能量，能量，能量，能量，0K的費(fèi)米能量是重要的物理量，所以0K時(shí)系統(tǒng)的自由電子數(shù)是N是單位自由體積電子數(shù)，29，學(xué)習(xí)交流PPT，0K時(shí)自由電子平均能量，0K時(shí)自由電子的能量)(威廉莎士比亞、自由電子、自由電子、自由電子、自由電子、自由電子、自由電子、自由電子、自由電子)這是因?yàn)?K、電子都不能集中在最低能級(jí)上。否則違反了保利不相容原理，保利不相容原則是因?yàn)橐粋€(gè)座位可能會(huì)有兩個(gè)人，30，學(xué)習(xí)交流PPT，溫度高于0K條件。只有能量才能占據(jù)費(fèi)米能級(jí)左右kT范圍內(nèi)的電子的概率高，能占據(jù)高能級(jí)。(威廉莎士比亞，溫斯頓，能量源，能量源，能量源，能量源，能量源，能量源，能量源)能量高

9、的電子占用概率很低，31，學(xué)習(xí)交流PPT，溫度超過0K的話，電子的平均能量會(huì)稍高，費(fèi)米會(huì)稍微下降，費(fèi)米不會(huì)隨溫度變化。因此，量子自由電子學(xué)說準(zhǔn)確地解釋了金屬電子比熱容的小原因，其值僅為德根理論值的1%。32，學(xué)習(xí)交流PPT，1.3晶體能量理論基本知識(shí)概述，楊紫自由電子學(xué)說與經(jīng)典電子理論相比有了很大的發(fā)展，但模型過于簡化，解釋和預(yù)測的實(shí)際問題仍然不少。鎂是二價(jià)金屬，但導(dǎo)電性大于東茶隧道效應(yīng)。即使低于電子動(dòng)能高度，也能通過固體的導(dǎo)電性。在楊紫自由學(xué)說的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展能源理論?？紤]到晶體原子的周期勢場對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的影響，物理模型更接近事實(shí)，但數(shù)學(xué)描述也更復(fù)雜。33，學(xué)習(xí)交流PPT，1.3.1周期勢場

10、的傳導(dǎo)電子，可以采取理論假設(shè)簡化數(shù)學(xué)說明。1，光柵完整的2，晶體無窮大，表面效應(yīng)3，離子熱運(yùn)動(dòng)4，電子間相互作用，34 P19圖1.10，周期勢場的數(shù)學(xué)說明，36，學(xué)習(xí)交流PPT，禁止原因周期場的效果，在每個(gè)臨界K中，自由電子的能級(jí)分裂可以是兩種不同的能級(jí)，即縫隙兩個(gè)能級(jí)之間的能量范圍是不允許的，薛定諤方程無流波解法是不允許的。(帶狀的邊界是禁止區(qū))，電子共價(jià)化：由于晶體中原子的周期排列，價(jià)電子不再是單個(gè)原子的全部現(xiàn)象。共價(jià)化的電子可以在徐璐其他原子的類似軌道上轉(zhuǎn)移，在整個(gè)固體上移動(dòng)。利用量子力學(xué)，可以證明晶體中各原子之間的相互作用，原來各原子中的能量可以分裂成接近類似能級(jí)牙齒元能級(jí)的一系列新

11、能級(jí)。(威廉莎士比亞、原子、原子、原子、原子、原子、原子、原子)這些新能級(jí)基本上連接在一起形成樂隊(duì)，37，學(xué)習(xí)交流PPT，禁帶，輪帶：電子可以占用的樂隊(duì)叫輪帶，皮帶之間的范圍是電子不能占用的，牙齒范圍叫禁帶。原子外殼中的內(nèi)層允帶總是先充滿電子，然后能量更高的外層允帶。充滿電子的允許帶稱為萬帶，每個(gè)能級(jí)沒有電子的帶稱為工科。價(jià)帶：原子最外層的電子叫價(jià)電子，價(jià)電子能級(jí)對(duì)應(yīng)帶叫價(jià)帶。導(dǎo)帶：價(jià)帶異常能量最低的允許帶稱為導(dǎo)帶。頻帶理論的基本概念，電子進(jìn)入誘導(dǎo)帶才能遷移，參與傳導(dǎo)。因此固體的導(dǎo)電性取決于傳導(dǎo)帶內(nèi)是否有電子，或者傳導(dǎo)帶下的電子是否能參與傳導(dǎo)。萬代、工科大學(xué)、價(jià)帶、誘導(dǎo)帶與輪帶、38、AC P

12、PT、金屬鎂(12個(gè)核外電子)的能帶結(jié)構(gòu)頂端萬代和空帶重疊，39、Ag、最外層誘導(dǎo)帶，頻帶理論應(yīng)用：導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體導(dǎo)電性的巨大差異，(1)價(jià)帶只有一半，沒有萬臺(tái)，最外層電子在導(dǎo)電臺(tái)(2)上有萬臺(tái)(2)，但如果萬臺(tái)與理工大學(xué)(或感應(yīng)臺(tái))重疊，電子就容易形成感應(yīng)臺(tái)、導(dǎo)體、40、交流PPT、半導(dǎo)體、本征半導(dǎo)體()(2)傳導(dǎo)機(jī)制可以在電場作用下同時(shí)傳導(dǎo)電子和空穴，這稱為本征載流子(本征)。他們的導(dǎo)電性形成半導(dǎo)體固有的導(dǎo)電性。41，學(xué)習(xí)交流PPT，絕緣體，帶隙寬度(與半導(dǎo)體相比)，帶隙寬度Eg=36 eV的典型熱激勵(lì)外部電場非常強(qiáng)時(shí)，電子可以越過禁帶跳到上面的空帶形成電流，此時(shí)絕緣體可以穿透并變成導(dǎo)體。42，學(xué)習(xí)交流PPT，能量帶理論傳導(dǎo)差異簡要說明，導(dǎo)體中自由電子、價(jià)帶半萬或價(jià)帶和傳導(dǎo)帶連接，在外部電場作用下，自由電子可以直接進(jìn)入感應(yīng)帶參與傳導(dǎo)，由于電子的移動(dòng)率高，導(dǎo)體傳導(dǎo)力強(qiáng)。半導(dǎo)體的價(jià)帶和導(dǎo)帶之間有一個(gè)小的能量間隔，稱為禁帶。低溫的半導(dǎo)體幾乎沒有導(dǎo)電性，因?yàn)榈蜏囟认履芰康停瑑r(jià)帶電子不能進(jìn)入導(dǎo)電臺(tái)參與傳導(dǎo)。高溫下，價(jià)帶電子可以刺激感應(yīng)帶進(jìn)入，形成感應(yīng)帶電子，同時(shí)在價(jià)帶中形成空穴，感應(yīng)帶中的電子和價(jià)帶中的空穴都可以通過載流子，轉(zhuǎn)移到外電場的作用下參與傳導(dǎo)過程。半導(dǎo)體能在高溫下傳導(dǎo)，但導(dǎo)電性比導(dǎo)體弱。絕緣體幾乎沒有自由電子，價(jià)帶和簧片之間有很大的能量間隙(一般絕緣體大于3eV)牙齒，