2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体的周期势中电子或空穴的描述

半导体的周期势中电子或空穴的描述 半导体的周期势中电子或空穴的描述 在电场（或磁场）作用下，并且在紧束 缚近似下, 半导体中的电子或空穴可以 用波包描述,即 其中 称为瓦尼尔函数.该波包为布 鲁赫波叠加,这里波包存在于大于单胞的 ●自旋 （满壳层电子总角动量 守恒）. ●有效质量 ●准粒子. 仅存在于晶体中；准动量 ●波矢 (满壳层电子总动量守恒). 上出现多少空穴. ●电荷 CB上出现多少电子, VB 格点的垂直平分面. ●第一布里渊区：从原点出发,不经过任 何布拉格平面所能到达的所有点的集合. ●第n布里渊区：从第n-1布里渊区出发, 只经过一个布拉格平面，所能到达的所 有点的集合. 高布里渊区由一些分离的小块组成,但是, 每个布里渊区总体积相同,均为Ω. 其中 ●价带越深, 空穴能量越大. 3.布洛赫态不是动量的本征态. 不满足 不同于正电子，因为正负电子系统 的空间范围.否则,波矢的取值范围将分布 所有布里渊区 2. 有效质量 ①引入 在外力 作用下, 波包的能量变化为 而 加速度为 其中有效质量满足 ②性质 是张量,与各方向的色散 况有关. 情 为曲率.有效质量与曲率成反比. ●对于自由电子, 即 ●在能带极点处, 能带接近抛物线, ∵E～ 因此,半导体中的电子和空穴可视为自由 粒子,仅仅是质量用 描述. 在导带极小值处, 曲率 在价带极大值处, 曲率 作用 而且 ∴周期势的作用归咎于 中,从而使周 期势电子或空穴的运动问题得到简化. ●一般来说, 电子易于变速 小 能带曲率大 能带宽 相邻原子耦合强 电子 波函数交叠程度大 电子定域性差. $$