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参考答案:自由电子近似下的量子导电理论中那些能量低于费米能且远离费米面的价电子,因其周围的能态都是满态,其行动并不自由,不能导电,只有能量位于费米面附近的部分价电子才能够参与导电,成为有效电子,材料的导电能力主要取决于这些有效电子的运动状态与能量分布。能带理论基础与之类似,不同的是能带理论在此基础上还引入了能量分布断裂和禁带对自由电子能量和运动状态分布的影响,材料能带结构对其电导率的影响则主要通过电子分布状态改变的难易程度来反映。
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问答题

试分析、阐述导体、半导体(本征、掺杂)和绝缘体的能带结构特点。

参考答案:①导体中含有未满带,在外场的作用下,未满带上的电子分布发生偏移,从而改变了原来的中心堆成状态,占据不同状态的电子锁形成的...

问答题

自由电子的能态或能量与其运动速度和加速度有何关系?何为电子的有效质量?其物理本质是什么?

参考答案:①能量处于k状态的电子运动速度等于波矢为电子波的传播速度,其运动速度取决于能量对波矢量的商数或者偏导数(前者为相速度,后...

问答题

在能带理论中,自由电子的能量和运动行为与自由电子近似下有何不同?

参考答案:能带理论中,自由电子的波函数由等幅平面波变成晶格周期势场调制的调幅平面波,电子的本征能量不再是连续的抛物线,而是在晶格的...

问答题

布里渊区的界面附近,费米面和能级密度函数有何变化规律?哪些条件下会发生禁带重叠或禁带消失现象?试分析禁带的产生原因。

参考答案:①费米面变化规律:考虑到晶格周期势场影响时,费米面在与布里渊区界面的交界处不连续,费米面有可能穿越布里渊区,受布里渊区的...

问答题

孤立原子相互靠近时,为什么会发生能级分裂和形成能带?禁带的形成规律是什么?何为材料的能带结构? 

参考答案:①能级分裂:将N个原子逐渐靠近,原子之间的相互作用逐渐增强,各原子上的电子受其它原子(核)的影响;最外层电子的波函数将会...

问答题

何为能带理论?它与近自由电子近似和紧束缚近似下的量子导电理论有何关系?

参考答案:①在电子能量分布状态中,如果考虑晶格周期势场对其的作用,那么电子的本证波函数就会变成一种由晶格周期势场调制的调幅平面波,...

问答题

自由电子近似下的量子导电理论与经典导电理论在欧姆定律的微观解释方面有何异同点?

参考答案:相同:都以自由电子作为电能传输的载流子。不同:经典导电理论认为原子核外的所有价电子都参与了导电,而量子导电理论则是通过费...

问答题

自由电子的平均能量与温度有何种关系?温度如何影响费米能级?根据自由电子近似下的量子导电理论,试分析温度如何影响材料的导电性。

参考答案:①温度升高,自由电子的平均能量升高。②温度升高时,因为部分电子被激发,费米半径减小,材料原子的费米面略微下降,但在很大的...

问答题

自由电子在允许能级的分布遵循何种分布规律?何为费米面和费米能级?何为有效电子?价电子与有效电子有何关系?如何根据价电子浓度确定原子的费米半径? 

参考答案:①允许能级中的电子在各能态的分布遵循费米--狄拉克统计分布规律。其分布函数为:其中E为电子的能量,EF为费米能量或化学势...

问答题

自由电子近似下的等能面为什么是球面?倒易空间的倒易节点数与不含自旋的能态数是何关系?为什么自由电子的波矢量是一个倒易矢量?

参考答案:①因为在k 空间内,能量的大小仅与波矢k的长度有关,而与波矢的方向无关,所以所有等长的波矢均代表一个相同的能级...
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