《量子自由电子态模型》课件.ppt

《量子自由电子态模型》;课程简介：固体物理学基础;本讲内容：自由电子模型;模型假设：忽略离子实势场周期性;模型假设：电子间无相互作用;电子运动：类经典自由粒子;薛定谔方程：自由空间中的形式;求解：平面波解;波函数：形式与物理意义;能带结构：抛物线形式;k空间：倒格矢空间;态密度：能态的分布;三维情况：推导过程;三维情况：态密度公式;二维情况：推导过程;二维情况：态密度公式;一维情况：推导过程;一维情况：态密度公式;费米能级：定义与意义;费米分布函数：概率分布;温度影响：费米面模糊;电子浓度：计算公式;电子浓度：与费米能级的关系;金属的导电性：经典Drude模型回顾;量子修正：基于费米分布;输运现象：电子的散射;散射机制：杂质、晶格振动;电导率：推导过程;热导率：推导过程;温差电效应：塞贝克效应;霍尔效应：洛伦兹力的影响;量子霍尔效应：二维电子气;比热：电子的贡献;经典理论：Dulong-Petit定律;量子修正：低温下的比热;自由电子模型的局限性;周期势场：能带的形成;有效质量：电子在晶体中的运动;量子缺陷：模型假设的偏离;近自由电子模型：引入弱周期势;布里渊区：倒格矢空间的划分;能带隙：布里渊区边界的能带分裂;电子波的布拉格反射;能带结构的计算方法：紧束缚近似;能带结构的计算方法：赝势法;实例分析：碱金属的能带结构;实例分析：铜的能带结构;半导体：能带结构特点;绝缘体：能带结构特点;自由电子模型与实际材料的比较;扩展：自旋轨道耦合;扩展：电子-电子相互作用;进一步研究方向：多体效应;总结：自由电子模型的核心思想;总结：模型的优点与局限性;讨论：如何改进自由电子模型;应用：基于自由电子模型的器件设计;作业：相关习题解答;参考文献：推荐阅读材料;课程网站：资源共享平台