Ημι-κλασσική θεωρία – ηλεκτρόνια σε περιοδικό δυναμικό

Slides:



Advertisements
Παρόμοιες παρουσιάσεις
Ηλεκτρομαγνητικά Φαινόμενα
Advertisements

ΓΕΝΝΑΤΑΙ ΤΟ ΕΡΩΤΗΜΑ ΠΟΙΟ ΕΊΝΑΙ ΤΟ ΑΙΤΙΟ ΠΟΥ ΣΥΓΚΡΑΤΕΙ ΤΟΥΣ ΔΟΜΙΚΟΥΣ ΛΙΘΟΥΣ ΣΕ ΈΝΑ ΚΡΥΣΤΑΛΛΟ. ΠΡΟΦΑΝΩΣ Η ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΗ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΤΩΝ ΑΡΝΗΤΙΚΩΝ.
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ
ΕΛΕΥΘΕΡΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ΜΕΣΑ ΣΕ ΜΕΤΑΛΛΑ
ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ –ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ OHM
ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ –ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ OHM
Ευάγγελος Χριστοφόρου
Σωματιδιακή Φυσική: Από το Ηλεκτρόνιο μέχρι το Higgs και το Μεγάλο Αδρονικό Επιταχυντή (LHC) στο CERN Κωνσταντίνος Φουντάς Καθηγητής Παν/μίου Ιωαννίνων.
Εσωτερικές Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις Ι Ενότητα 4: Υλικά μιας Ε.Η.Ε. Σταύρος Καμινάρης Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό.
ΕΡΓΑΣΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ. Έρβιν Σρέντινγκερ ● Ο Έρβιν Σρέντινγκερ (Erwin Schrödinger, 12 Αυγούστου Ιανουαρίου 1961) ήταν Αυστριακός φυσικός. Ασχολήθηκε.
Λογισμός πιθανοτήτων Η μαθηματική τυποποίηση για τη διαχείριση του μέτρου πιθανότητας.
1 Φοιτήτρια : ΓΙΑΛΙΤΑΚΗ ΕΙΡΗΝΗ Τμήμα : ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΖΩΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΥΔΑΤΟΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ Α.Μ. : B15939.
ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΣΚΛΗΡΩΝ ΦΑΚΩΝ ΕΠΑΦΗΣ ΕΠΙΚΕΝΤΡΩΣΗ ΦΑΚΟΥ Να μην φεύγει σχεδόν καθόλου από το limbus κατά τον βλεφαρισμό αλλά και τις διάφορες βλεμματικές.
1 Μηχανικές Ταλαντώσεις. 2 Μελέτη ελατηρίου Θέση Φυσικού Μήκους (ΘΦΜ) Θέση Ισορροπίας (ΘΙ) ΘΙ -Α +Α mg mg = F ελ mg = kℓ 0 F ελ = kℓ 0 mg = F ελ mg =
Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
Εισαγωγή στη Ρομποτική
Νίκος Κ. Μπάρκας ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ Δ.Π.Θ. ΤΜΗΜΑ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΑΘΗΜΑ : ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ II εισαγωγή στον βιοκλιματικό.
Από τα κουάρκ μέχρι το Σύμπαν: Μια σύντομη περιήγηση
Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Χ. Πετρίδου, Κ
Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
Ιστορία και Ιστοριογραφία
Πυκνότητα καταστάσεων ηλεκτρονίων
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ
Hλεκτρικά Κυκλώματα 6η Διάλεξη.
Ειδικές δίοδοι Αξιόπιστη προσομοίωση Μικροηλεκτρονικής διάταξης
Φωτονικά Ολοκληρωμένα Κυκλώματα
ΑΣΠΑΙΤΕ ΜΙΧΑΛΟΓΛΟΥ ΣΟΦΙΑ ΤΟΥΤΟΥΚΗ ΜΑΡΙΑ
Μέθοδος LCAO ( linear combination of atomic orbitals= γραμμικός συνδυασμός ατομικών τροχιακών) Βασική ιδέα: όταν το ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε ένα από τα.
Άσκηση 3.11: Frequency-dependent terminations
Ψηφιακό πολύμετρο.
Ψυχοπαθολογία Ενηλίκων
Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ
Γενικά Ρεύμα Ι.
Aλγόριθμος Floyd Βρίσκει τα μήκη των συντομότερων μονοπατιών για κάθε ζεύγος κορυφών ενός προσανατολισμένου γραφήματος με βάρη. Βασική Ιδέα του Αλγόριθμου.
Grenoble, France SOLEIL, St Aubin near Paris, France.
'Αρης Μπαζμαδέλης, Βιβλιοθήκη ΤΜΣ/ΑΠΘ
Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων (5ου εξαμήνου, χειμερινό ) Τμήμα Τ3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου Ασκήσεις #5 Κώστας Κορδάς Αριστοτέλειο.
ΣΤΟΧΟΣ Ο μαθητής να μπορεί να,
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Σύνδεση παλµογράφου µε τη γεννήτρια σήματος.
Στόχοι-Σκοποί: Ευαισθητοποίηση των μαθητών στις ήπιες μορφές ενέργειας
Περιεχόμενο μαθήματος
Ψαλιδιστής αποτελούμενος από θυρίστορ με παραμετρικά στοιχεία Rd=0,01Ω, Us=1V, τροφοδοτεί ωμικό φορτίο με αντίσταση R=1,99Ω. Η πηγή συνεχούς ρεύματος στην.
02 ΜΗΧΑΝΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΚΑΙ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ
Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 5α: Επανάληψη - Xρυσός κανόνας του Fermi, χώρος των φάσεων, υπολογισμοί, Iσοσπίν Λέκτορας Κώστας.
ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΤΡΙΦΑΣΙΚΕΣ ΠΑΡΟΧΕΣ
Επεξήγηση σχήματος 3.14 & παρουσίαση του παραδείγματος 10.4
ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΡΟΗΓΜΕΝΩΝ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ
ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΑΣΘΕΝΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ
Από τον Δημόκριτο μέχρι το σύγχρονο κβαντικό άτομο.
Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων (5ου εξαμήνου, χειμερινό ) Τμήμα T2: Κ. Κορδάς & Δ. Σαμψωνίδης Μάθημα 7 & 8 Κβαντικοί αριθμοί.
Μεθοδολογία των Κοινωνικών Επιστημών
Ηλεκτροτεχνία Εργαστήριο Ι
ΕΚΦΕ ΕΥΟΣΜΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ Παρουσίαση: Χρήστος Παπαγεωργίου, Δρ. Φυσικής ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ, ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2010.
Εκπαιδευτική αξιοποίηση ΤΠΕ
Χρήση οργάνων μέτρησης
Ψηφιακό πολύμετρο.
به نام خدا فصل پانزدهم خازن در جریان مستقیم.
електромагнетном кочницом
ΕΠΑΦΗ p - n Διάχυση ηλεκτρονίων Δημιουργία
Νανοτεχνολογία Πως βλέπουμε νανοσωματίδια
Let’s see where we are going
Συστήματα ασφαλείας από τους ειδικούς
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ (Θ)
Өнөөдрийн хичээлд амжилт хүсье!
Сабақ тақырыбы: §10.7. Магнит өрісіндегі тогы бар контур.
Α1(2,2), Α2(2,1), Α3(1,2), Α4(2,3), Α5(3,2) & Α6(1,5) Β1(6,2), Β2(5,3), Β3(6,4), Β4(4,4), Β5(5,5), Β6(7,5), Β7(8,4) & Β8(8,1) C1(2,2) & C2(6,4)
ஒன்பதாம் வகுப்பு பருவம்-2 அறிவியல்
Μετρητές
Μεταγράφημα παρουσίασης:

Ημι-κλασσική θεωρία – ηλεκτρόνια σε περιοδικό δυναμικό Η θεωρία Bloch γενικεύει τη θεωρία του ελευθέρου ηλεκτρονίου (Sommerfeld) για τα μέταλλα θεωρώντας περιοδικό δυναμικό. Θεωρήσαμε μέχρι τώρα τη δυναμική των ελευθέρων ηλεκτρονίων μέσω κλασικής μηχανικής και κβαντικής μηχανικής. Τα ηλεκτρόνια Bloch, δηλαδή ηλεκτρόνια σε ένα περιοδικό δυναμικό, θεωρούνται σαν ενδιάμεση προσέγγιση, ικανή για ικανοποιητικές απαντήσεις (ημικλασσικό μοντέλο), ακόμα σε συνθήκες εκτός ισορροπίας (παρουσία εξωτερικού πεδίου).

Ηλεκτρόνια Bloch και αγωγιμότητα Drude  τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με τα σταθερά ιόντα Προβλήματα σχετικά με τις μεγάλες ελεύθερες διαδρομές (πειραματικά) και την εξάρτησή τους με τη Τ. Bloch  Τα επίπεδα Bloch = στάσιμες καταστάσεις της εξίσωσης Schroedinger, παρουσία του περιοδικού δυναμικού των ιόντων. Αν ένα ηλεκτρόνιο έχει μία μη μηδενική ταχύτητα αυτή διατηρείται. Η αλληλεπίδραση ηλεκτρονίου ιόντος είναι μέσα στη λύση του Schroedinger (μέσω του περιοδικού δυναμικού), άρα δεν μπορούμε να επικαλεστούμε απώλειες μέσω κρούσεων με ιόντα. Η αντίσταση ενός τέλειου περιοδικού κρυστάλλου είναι μηδέν. Τα εφαρμοζόμενα εξωτερικά πεδία τα αντιμετωπίζουμε κλασσικά, αλλά το περιοδικό πεδίο των ιόντων κβαντικά.

Κυματικά μεγέθη στο ημι-κλασσικό Ένα ηλεκτρόνιο περιγράφεται πλήρως γνωρίζοντας τη θέση του και το κυματάνυσμά του. Αυτό είναι ένα κυματοπακέτο. Η πρόβλεψη της κίνησής του σε ένα πεδίο βασίζεται στη γνώση των

Εξωτερικά εφαρμοζόμενο πεδίο Ο δείκτης ζώνης, n, είναι μια σταθερά της κίνησης. Το ημικλασσικό μοντέλο αγνοεί την πιθανότητα μετάβασης του ηλεκτρονίου από μια ενεργειακή ζώνη σε άλλη. Η χρονική εξέλιξη της θέσης και του κυματανύσματος ενός ηλεκτρονίου με ζώνης n προσδιορίζονται από τις κλασικές εξισώσεις κίνησης

παρατηρήσεις Σε κατάσταση ισορροπίας (ή κοντά σε ισορροπία) οι ενεργειακές ζώνες με ενέργεια αρκετά μεγαλύτερη από την ενέργεια Fermi , θα είναι άδειες και μπορούν να αγνοηθούν. οι ενεργειακές ζώνες που βρίσκονται αρκετά κάτω από την ΕF δηλαδή ενεργειακές ζώνες που είναι πλήρως γεμάτες μπορούν επίσης να αγνοηθούν! Άρα, μόνο ένας μικρός αριθμός ενεργειακών ζωνών χρησιμοποιείται για την περιγραφή ενός μετάλλου ή ημιαγωγού. Η ορμή δεν είναι η ορμή του ηλεκτρονίου Bloch Πράγματι:

Αν Εφαρμογή του τελεστή της ορμής δίνει όπου

περιορισμοί περιοδικό δυναμικό = μηδέν  ημικλασσικό μοντέλο αποτυγχάνει. Στο όριο αυτό το ηλεκτρόνιο θα είναι ένα ελεύθερο σωμάτιο και η κινητική του ενέργεια, σε ένα σταθερό εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο, μπορεί να αυξάνεται συνεχώς, με αποτέλεσμα να μεταπηδά από μια ενεργειακή ζώνη σε άλλη. ημικλασσικό μοντέλο  ΟΧΙ μεταβάσεις σε άλλη ζώνη. Η ενέργεια όλων των ηλεκτρονίων είναι περιορισμένη στην περιοχή της ενεργειακής ζώνης στην οποία βρίσκονται. Η απαίτηση αυτή παραβιάζεται κάθε φορά που το κυματάνυσμα του ελευθέρου ηλεκτρονίου διαπερνά ένα επίπεδο Bragg, γιατί τότε το ηλεκτρόνιο πηδάει από τη χαμηλότερη ενεργειακή ζώνη στην υψηλότερη.

Η αδρανοποίηση των γεμάτων Ενεργειακών ζωνών Γεμάτη ενεργειακή ζώνη  εi < ΕF Ημικλασσικό μοντέλο  καμία μετάβαση ηλεκτρονίων από μια ενεργειακή ζώνη σε άλλη  μια γεμάτη ενεργειακή ζώνη παραμένει γεμάτη σε όλους τους χρόνους, ακόμη και παρουσία χωρικά και χρονικά εξαρτώμενων ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων.

Τα ολοκληρώματα αυτά είναι μηδενικά πιθανότητα κατάληψης ενός ενεργειακού επιπέδου δίνεται από τη κατανομή Fermi-Dirac: Οπότε η πυκνότητα ηλεκτρονίων σε ένα όγκο dk3 Θα είναι Ηλεκτρικό ρεύμα με και άρα πυκνότητα ρεύματος από μία γεμάτη ζώνη όπου ολοκλήρωμα της κλίσης μιας περιοδικής συνάρτησης πάνω σε κάθε θεμελιώδη κυψελίδα , άρα Τα ολοκληρώματα αυτά είναι μηδενικά

Κίνηση Ηλεκτρονίου σε DC Ηλεκτρικό Πεδίο Λύση της ημικλασσικής εξίσωσης Ταχύτητα θέση Όταν το εξωτερικό πεδίο είναι παράλληλο προς ένα άνυσμα του αντιστρόφου πλέγματος η ταχύτητα θα είναι ταλαντούμενη!

Οπές Θεωρούμε μισογεμάτη ζώνη και στατικό εξωτερικό πεδίο. Σε ένα στοιχειώδη όγκο γύρω από κ Τα ηλεκτρόνια αυτά συνεισφέρουν στη πυκνότητα ρεύματος κατά Συνολικά Αφού μία γεμάτη ζώνη δεν μεταφέρει ρεύμα

επομένως το ρεύμα που δημιουργείται από τα κατειλημμένα με ηλεκτρόνια επίπεδα είναι ακριβώς το ίδιο με το ρεύμα που παράγεται από τα μη-κατειλημμένα αν θεωρήσουμε ότι αυτά καταλαμβάνονται από σωματίδια θετικού ηλεκτρικού φορτίου (αντίθετο του φορτίου των ηλεκτρονίων). Τα φανταστικά αυτά σωματίδια, που θεωρούμε ότι βρίσκονται στα μη-κατειλημμένα επίπεδα, ονομάζονται οπές.

Ενεργός μάζα αδρανειακή μάζα Ενεργός μάζα m* Γενική περίπτωση Εξαρτάται από το κ αλλά Και από τη κατεύθυνση Μπορεί να πάρει και αρνητικές τιμές