上讲回顾:晶体电子的输运性质如何描写 晶体电子在外场(电场、磁场、)作用下运动 可作为带有效质量(晶体场作用包含其中)的准 经典粒子,条件是 1.外场变化的波长A>a 2.外场频率hω<<E,禁止能带之间跃迁 I dE( 1 dE( ( 九ck 1 1 diE(k m h dk 10.107.0.68/ inche/ 费米面和态密度
10.107.0.68/~jgche/ 费米面和态密度 1 上讲回顾：晶体电子的输运性质如何描写 • 晶体电子在外场(电场、磁场、…)作用下运动 * 可作为带有效质量（晶体场作用包含其中）的准 经典粒子，条件是 1. 外场变化的波长λ>>a 2. 外场频率hω<<Eg，禁止能带之间跃迁 t dk dE k r 1 dt dv F m* 2 2 * 2 1 1 dk d E k m dk dE k v 1
Cu的费米面( Fermisurface,FS) 10.107.0.68/ inche/ 费米面和态密度
10.107.0.68/~jgche/ 费米面和态密度 2 ？ • Cu的费米面 (Fermi surface, FS)
Cu的能 Band Structure DOS 带和态 密度 (density of states,4 DO35)这A 8 -12 10.107.0.68/ inche/ 费米面和态密度
10.107.0.68/~jgche/ 费米面和态密度 3 ？ • Cu的能 带和态 密度 (density of states, DOS)
本讲目的:电子结构的其他信息? 能带还能给出电子结构的另外两个重要信息 *费米面:温度等于零度是最高占据能级的等能面 *态密度:能量空间的电子的状态密度 ExⅫⅫⅪⅨ ⅥvⅣ A B Energy(ev) 0 107.00/cher 和杰惑度
10.107.0.68/~jgche/ 费米面和态密度 4 本讲目的：电子结构的其他信息？ • 能带还能给出电子结构的另外两个重要信息 * 费米面：温度等于零度是最高占据能级的等能面 * 态密度：能量空间的电子的状态密度
第21讲、费米面和态密度 1.空穴 2.金属费米面 *费米面所含信息 高布里渊区 *自由电子和金属费米面举例 3.电子的能量状态密度 态密度所含信息 空晶格模型态密度 过渡到近自由电子态密度 10.107.0.68/ inche/ 费米面和态密度
10.107.0.68/~jgche/ 费米面和态密度 5 第21讲、费米面和态密度 1. 空穴 2. 金属费米面 * 费米面所含信息 * 高布里渊区 * 自由电子和金属费米面举例 3. 电子的能量状态密度 * 态密度所含信息 * 空晶格模型态密度 * 过渡到近自由电子态密度
1、空穴 半导体中,费米能级以下为 导带 价带,以上为导带 如果被占满的价带中一个电 子被激发至导带,在价带中 留下一个空的状态 价带 在外电场作用下,导带中的电 子和价带中空穴都可以运动, 都对电流产生贡献 #→分别称为,电子导电和 空穴导电 10.107.0.68/ inche/ 费米面和态密度
10.107.0.68/~jgche/ 费米面和态密度 6 1、空穴 价带 • 半导体中，费米能级以下为 导带 价带，以上为导带 • 如果被占满的价带中一个电 子被激发至导带，在价带中 留下一个空的状态 * 在外电场作用下，导带中的电 子和价带中空穴都可以运动， 都对电流产生贡献 分别称为，电子导电和 空穴导电
白点是空态,绿点被电子占据的态 *在外电场作用下,电子就会填充这个位置,电子离 开在原位就留下一个新的空的状态 这样空状态的移动(与电子移动的方向相反), 就象正的电子移动产生电流一样 这样的空态称为空穴,带有正电荷,具有波矢 k - k 电子 10.107.0.68/ inche/ 费米面和态密度
10.107.0.68/~jgche/ 费米面和态密度 7 • 白点是空态，绿点被电子占据的态 * 在外电场作用下，电子就会填充这个位置，电子离 开在原位就留下一个新的空的状态 • 这样空状态的移动(与电子移动的方向相反)， 就象正的电子移动产生电流一样 • 这样的空态称为空穴，带有正电荷，具有波矢 k空穴 k电子
空穴能带 *空穴能量是满带中失去电子后系统的能量变化 *如果价带顶位于能量零点,对应的空穴能带如图 E 空穴空穴 E 电子电子 Elk 空穴能带 空穴 电子 电子价带 10.107.0.68/ inche/ 费米面礼态密度
10.107.0.68/~jgche/ 费米面和态密度 8 • 空穴能带 * 空穴能量是满带中失去电子后系统的能量变化 * 如果价带顶位于能量零点，对应的空穴能带如图 E空穴 k 空穴 E电子 k电子 k电子 k空穴 E(k) k 电子价带 空穴能带
由前图看到 Vke E(k-x). k电子电子电子 所以空穴速度 空穴一V电子 空穴有效质量m穴=-m电子 与电子有效质量相反,在价带顶,空穴有效质 量为正,在导带底为负 空穴的运动方程就是带正电的粒子的运动方程 10.107.0.68/ inche/ 费米面和态密度
10.107.0.68/~jgche/ 费米面和态密度 9 • 与电子有效质量相反，在价带顶，空穴有效质 量为正，在导带底为负 • 空穴的运动方程就是带正电的粒子的运动方程 空穴 空穴 电子 电子 空穴 电子 k E k k E k v空穴 v电子 • 所以空穴速度 • 空穴有效质量 m空穴 m电子 • 由前图看到
2、金属费米面 已经有能带结构,还要其他电子结 构反映什么信息? 10.107.0.68/ inche/ 费米面和态密度
10.107.0.68/~jgche/ 费米面和态密度 10 2、金属费米面 • 已经有能带结构，还要其他电子结 构反映什么信息？