Where V(x) is the periodic potential with period of a. According to th การแปล - Where V(x) is the periodic potential with period of a. According to th ไทย วิธีการพูด

Where V(x) is the periodic potentia

Where V(x) is the periodic potential with period of a. According to the Bloch- Floquet theorem discussed above, the general solution of Eq. (4.28) is given by
()()ikxkkxuxe⋅=rrφ (4.29)
Note that between the potential barriers (i.e., 0 < x < a), V(x) = 0, and Eq. (4.28) becomes
2220kokkxφφ∂+=∂ (4.30)
Where
222omEk=h (4.31)
is the wave vector of free electrons. Since the solution of electron wave functions given by Eq. (4.29) is valid everywhere in the periodic lattice, one can substitute Eq. (4.29) into Eq. (4.30) to obtain an equation that contains only the Bloch function uk(x), namely,
()222220kkokduduikkkudxdx++−= (4.32)
This is a second order differential equation with constant coefficients, and the roots of its characteristic equation are equal to –i(k ± ko). Thus, the general solution of Eq. (4.32) for uk(x) can be expressed as
(4.33) ()(cossinkoikxuxeAkxBkx−⋅=+
Where A and B are constants, which can be determined from the periodic boundary conditions. The first boundary condition can be obtained by noting the fact that both uk(x) and φk(x) are invariant under translational operation. Thus, one can write
(4.34) 0()()kkuu=
Where a is the period of the crystal potential (i.e.,V(x)=V(x+a)). To calculate the change in the slope of electron wave functions across the infinitely thin potential barrier at the atomic site, one can integrate Eq. (4.28) from x = 0–
on the left-hand side of the potential barrier to x = 0+ on the right-hand side of the potential barrier at x = 0. This yields
()2220020kkmEVxdxxφφ+−⎧⎫∂⎪⎛⎞+−⎡⎤⎨⎜⎟⎣⎦∂⎝⎠⎪⎪⎩⎭ =∫h (4.35)
Or
()()()2200kkkmC+−−=⎛⎞′′⎜⎟⎝⎠φφφh (4.36)
Equation (4.36) is obtained using the fact that as x→ 0 inside the potential barrier, integration of 0Edx=∫over the barrier width is equal to zero, and the change in the slope of electron wave functions (φk’=dφk/dx) across the potential barrier is given by Eq. (4.36). From Eq. (4.29) and Eq. (4.36), one obtains the derivative of uk as
()()()2200kkkmCuuu+−⎛⎞′′−=⎜⎟⎝⎠h (4.37)
Now, replacing 0+ = 0 and 0– = a in Eq. (4.37), the second boundary condition for uk(x) is given by
()()()220kkkmCuuau⎛⎞′′=+⎜⎟⎝⎠h (4.38)
Note that the first derivative of uk(x) is identical on the left-hand side of each potential barrier shown in figure 4.1b. Next, substituting the two boundary conditions given by Eqs. (4.34) and (4.38) into Eq. (4.33), one obtains two simultaneous equations for A and B:
()()cos1sin0ikaikaoAekaBeka−− −+ (4.39)
()221cossinikaikaooomCAikekaekka−−⎡⎤⎛⎞−−+−⎜⎟⎢⎥(sincos0ikaooooBkeikkakka−⎡ ++−⎣ (4.40)
In order to have a nontrivial solution for Eqs. (4.39) and (4.40) the determinant of the coefficients of A and B in both equations must be set equal to zero, which yields
()()21cos1sin02cossinsincosikaikaooikaikaikaoooooooekaekamCikekaekkakeikkakka−−−−−⎡⎤−⎣⎦=⎛⎞⎡⎤−−+−+−⎜⎟⎣⎦⎝⎠h (4.41)
Solving Eq.(4.41) one obtains
cossincosooPkakakaka⎛⎞=+⎜⎟⎝⎠ (4.42)
Where P = mCa/ħ2, and C is defined by
(4.43) 0()00()limVxdxCVxdx+−∞→→=∫
Equation (4.42) has a real solution for the electron wave vector krif the value of the right-hand side of Eq. (4.42) lies between –1 and +1. Figure 4.2 shows a plot of the right-hand side term of Eq. (4.42) versus koa for a fixed value of P. It is noted that the solution of Eq. (4.42) consists of a series of alternate allowed and forbidden regions with the forbidden regions becoming narrower as the value of koa becomes larger. The physical meanings of Figure 4.2 are discussed as follows.
It is noted that the magnitude of P is closely related to the binding energy of electrons in the crystal. For example, if P is zero, then one has the free-electron case, and the energy of electrons is a continuous function of wave vector k, as is given by Eq. (4.31). On the other hand, if P approaches infinity, then the energy of electrons becomes independent of k. This corresponds to the case of an isolated atom. In this case, the values of electron energy are determined by the condition that sin koa in Eq. (4.42) must set equal to zero as P approaches infinity, which implies koa = nπ. Thus, the electron energy levels are quantized for this case, and is given by
22222222onoknEmmaπ==hh (4.44)
Where n=1,2,3…. In this case, the electrons are completely bound to the atom and their energy levels become discrete. If P has a finite value, then the energy band scheme of electrons is characterized by the alternate allowed- and forbidden energy regions, as is shown in Figure 4.2. The allowed regions are the regions in which the magnitude of the right-hand side in Eq. (4.42) lies between –1 and +1, while the forbidden regions are the regions in which the absolute magnitude of the right-hand side is greater than one. It is further notice from this figure that the forbidden region should become smaller and the allowed region becomes larger as the value of koa increases.
Figure 4.3 shows the plot of electron energy as a function of P. As shown in this figure, at the origin where P = 0 corresponds to the free-electron case, and the energy of electrons is continuous in k-space. In the region where P has a finite value, the energy states of electrons are characterized by a series of allowed (shaded area) and
forbidden regions. As P approaches infinity, the energy of electrons becomes discrete (or quantized), which corresponds to the case of an isolated atom with atomic spacing a → ∞.
Based on the Kronig-Penney model discussed above, a schematic energy band diagram for the 1-D periodic lattice is illustrated in Figure 4.4, which is plotted in the extended zone scheme. The values of wave vector, k, are given by –nπ/a,..., – π/a, 0, + π/a,..., nπ/a. The first Brillouin zone, known as the unit cell of the reciprocal lattice, is defined by the wave vectors with values varying between –π/a and +π/a. Figure 4.4 illustrates two important physical aspects of the energy band diagram: (i) at the zone boundaries where k = ±nπ/a and n = 1, 2, 3,..., there exists an energy discontinuity, and (ii) the width of allowed energy bands increases with increasing electron energy, and the width of forbidden gaps decreases with increasing electron energy.
If the energy band diagram (i.e., E vs. k) is plotted within the first Brillouin zone, then it is called the reduced zone scheme. The reduced zone scheme (i.e., –π/a ≤ k ≤ π/a) is more often used than the extended zone scheme because for any values of wave vector 'kurin the higher zones there is a corresponding wave vector kr in the first Brillouin zone, and hence it is easier to describe the electronic states and the related physical properties using the reduced zone scheme. The relation between 'kurand krcan be obtained via the translational symmetry operation, which is given by
2'/kknaπ=±rr (4.45)
Where represents the wave vector in the higher zones, 'kurkris the corresponding wave vector in the first Brillouin zone, n = 1, 2, 3...., and a denotes the lattice constant of the crystal. Thus, the reduced zone scheme contains all the information relating to the electronic states in the crystalline solids.
The Kronig-Penney model described above can be employed to construct the energy band diagrams of an isolated silicon atom and an artificial 1-D periodic silicon lattice. Figure 4.5a and b show the discrete energy level schemes for such an isolated silicon atom and the energy band diagram for a 1-D silicon lattice, respectively. As shown in Figure 4.5a, electrons in the 3s and 3p shells are known as the valence electrons while electrons in the 1s, 2s, and 2p orbits are called the core electrons. When the valence electrons are excited into the conduction band, the conductivity of a semiconductor increases. It is noted that as the spacing of silicon atoms reduces to a few angstroms, the discrete energy levels shown in figure 4.5a broaden into energy bands, and each allowed energy band is separated by a forbidden band gap. In this energy band scheme the highest filled band (i.e., 3s and 3p states for
silicon) is called the valence band, while the lowest empty band is called the conduction band. In a semiconductor, a forbidden band gap always exists between the conduction and the valence bands while in metals the energy bands are usually continuous. For most semiconductors, the band gap energies may vary between 0.1eV and 6.2 eV.
The main difference in the energy band scheme between the 1-D and 2- or 3-D crystal lattice is that, in the 1-D case, an energy discontinuity always exists at the zone boundary, and hence the energy band is characterized by a series of alternate allowed and forbidden bands. However, in the 3-D case, the energy band discontinuity may or may not exist since the values of kmax at the zone boundaries along different crystal orientations may be different, as is clearly illustrated in figure 4.6. This will lead to an overlap of energy states at the zone boundaries and hence the possible disappearance of the bandgap in the 3-D energy band diagram. It should be mentioned that the electron wave functions in a 3-D periodic crystal lattice are of the Bloch type and can be described by Eq. (4.17). In the next section we shall describe the nearly- free electron (NFE) approximation for constructing the energy band scheme of valence electrons in a semiconductor. It is noted that the NFE approximation can only provide a qualitative description of the energy band schemes for the valence electrons in a 3-D crystal lattice. To obtain true energy band structures for semiconductors and metals, more rigorous and sophisticated methods such as the pseudopotential and orthogonalized plane wave techniques must be used in calculations of the energy band structures for these materials.
0/5000
จาก: -
เป็น: -
ผลลัพธ์ (ไทย) 1: [สำเนา]
คัดลอก!
ที่ V(x) มีศักยภาพเป็นครั้งคราว มีระยะเวลาของการ ตามทฤษฎีบทเม็ดเลือดขาว - Floquet กล่าวถึงข้างต้น การแก้ปัญหาทั่วไปของ Eq. (4.28) ถูกกำหนดโดยikxkkxuxe⋅ ()() = rrφ (4.29)สังเกตว่า ระหว่างอุปสรรคอาจเกิดขึ้น (เช่น 0 < x < เป็น), V(x) = 0 และ Eq. (4.28)∂ 2220kokkxφφ∂ += (4.30)ซึ่ง222omEk = h (4.31)เป็นเวกเตอร์คลื่นของอิเล็กตรอนอิสระ เนื่องจากโซลูชั่นของฟังก์ชันคลื่นของอิเล็กตรอนโดย Eq. (4.29) มีผลบังคับใช้ทุกในโครงตาข่ายประกอบเป็นครั้งคราว หนึ่งสามารถแทน Eq. (4.29) เป็น Eq. (4.30) จะได้สมการที่ประกอบด้วยเฉพาะในเม็ดเลือดขาวฟังก์ชัน uk(x) ได้แก่222220kkokduduikkkudxdx () ++ − = (4.32)นี้เป็นสมการเชิงอนุพันธ์ลำดับที่สอง ด้วยสัมประสิทธิ์คง และรากของสมการลักษณะเท่ากับ – i (k ±เกาะ) ดัง วิธีแก้ปัญหาทั่วไปของ Eq. (4.32) สำหรับ uk(x) สามารถแสดงในรูป() (4.33) (cossinkoikxuxeAkxBkx−⋅ = +ที่ A และ B เป็นค่าคงที่ที่ ซึ่งสามารถกำหนดจากเงื่อนไขขอบเขตเป็นครั้งคราว เงื่อนไขขอบเขตได้ โดยการสังเกตข้อเท็จจริงที่ว่า uk(x) และ φk(x) เป็นภาษาภายใต้การดำเนินงาน translational ดังนั้น หนึ่งสามารถเขียนkkuu () 0() (4.34) =ซึ่งเป็นช่วงเวลาศักยภาพคริสตัล (i.e.,V(x)=V(x+a)) การคำนวณการเปลี่ยนแปลงความชันของฟังก์ชันคลื่นของอิเล็กตรอนเกิดอุปสรรคเพียบบางไซต์อะตอม หนึ่งสามารถรวม Eq. (4.28) จาก x = 0 –ทางด้านซ้ายของอุปสรรคมีศักยภาพของ x = 0 + ทางด้านขวามือของอุปสรรคเป็นไปได้ที่ x = 0 นี้ทำให้() 2220020kkmEVxdxxφφ + −⎧⎫∂⎪⎛⎞ + −⎡⎤⎨⎜⎟⎣⎦∂⎝⎠⎪⎪⎩⎭ = ∫h (4.35)หรือ()()() 2200kkkmC + −− = ⎛⎞′′⎜⎟⎝⎠φφφh (4.36)สมการ (4.36) ได้รับใช้ความจริงที่ว่า เป็น x→ 0 ภายในอุปสรรคอาจเกิดขึ้น รวมของ 0Edx = ∫over อุปสรรคความกว้างจะเท่ากับศูนย์ และการเปลี่ยนแปลงความชันของฟังก์ชันคลื่นของอิเล็กตรอน (φk'= dφk/dx) ข้ามอุปสรรคอาจเกิดขึ้นได้ โดย Eq. (4.36) จาก Eq. (4.29) และ Eq. (4.36), หนึ่งเหตุผลอนุพันธ์ของสหราชอาณาจักรเป็น()()() 2200kkkmCuuu + −⎛⎞′′− = ⎜⎟⎝⎠h (4.37)ตอนนี้ แทน 0 + = 0 และ 0 – =การใน Eq. (4.37), ขอบเขตเงื่อนไขที่สองสำหรับ uk(x) ได้โดย220kkkmCuuau⎛⎞′′ ()()() = + ⎜⎟⎝⎠h (4.38)หมายเหตุว่า อนุพันธ์อันดับแรกของ uk(x) เหมือนกันในด้านซ้ายของแต่ละสิ่งกีดขวางอาจแสดงในรูปที่ 4.1b ถัดไป แทนที่สองของเงื่อนไขขอบเขตกำหนด โดย Eqs (4.34) และ (4.38) เป็น Eq. (4.33), หนึ่งเหตุผลสองสมการพร้อมสำหรับ A และ b:()() cos1sin0ikaikaoAekaBeka−− − + (4.39)221cossinikaikaooomCAikekaekka−−⎡⎤⎛⎞−− () + −⎜⎟⎢⎥ (sincos0ikaooooBkeikkakka−⎡ ++ −⎣ (4.40)เพื่อให้มีการแก้ไข nontrivial สำหรับ Eqs (4.39) (4.40) และดีเทอร์มิแนนต์ของสัมประสิทธิ์ A และ B ในสมการทั้งสองต้องตั้งค่าเท่ากับศูนย์ อัตราผลตอบแทนที่21cos1sin02cossinsincosikaikaooikaikaikaoooooooekaekamCikekaekkakeikkakka−−−−−⎡⎤−⎣⎦ ()() =−⎛⎞⎡⎤−− + −⎜⎟⎣⎦⎝⎠h (4.41)Eq.(4.41) หนึ่งได้รับการแก้ไขcossincosooPkakakaka⎛⎞ = + ⎜⎟⎝⎠ (4.42)ที่ P = mCa/ħ2 และ C จะถูกกำหนดโดยlimVxdxCVxdx ()() (4.43) 0 00 + −∞→→ =∫สมการที่ (4.42) ได้แก้ปัญหาจริงใน krif เวกเตอร์คลื่นอิเล็กตรอนค่าด้านขวามือของ Eq. (4.42) อยู่ระหว่าง– 1 และ + 1 รูป 4.2 แสดงพล็อตของเงื่อนไข Eq. (4.42) ด้านขวากับคัวในค่าคงของพี ตั้งข้อสังเกตว่า โซลูชันของ Eq. (4.42) ประกอบด้วยชุดแบบอื่นที่ได้รับอนุญาต และห้ามภูมิภาคกับภูมิภาคต้องห้ามที่เป็นแคบลง ตามค่าของคัวกลายเป็นใหญ่ ความหมายทางกายภาพรูป 4.2 กล่าวถึงดังนี้ตั้งข้อสังเกตว่า ขนาดของ P จะสัมพันธ์ใกล้ชิดกับพลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนใน ตัวอย่าง ถ้า P เป็นศูนย์ แล้ว มีกรณีอิเล็กตรอนอิสระ และพลังงานของอิเล็กตรอนเป็นฟังก์ชันต่อเนื่องของคลื่นเวกเตอร์ k ถูกกำหนด โดย Eq. (4.31) บนมืออื่น ๆ ถ้า P ยื่นอินฟินิตี้ แล้วพลังงานของอิเล็กตรอนกลายเป็นอิสระของ k นี้สอดคล้องกับกรณีของการแยกอะตอม ในกรณีนี้ กำหนดค่าของพลังงานอิเล็กตรอน โดยเงื่อนไข คัวที่บาปใน Eq. (4.42) ต้องตั้งค่าเท่ากับศูนย์เป็นอินฟินิตี้ ซึ่งหมายถึงคัวแจ้ง P = nπ ระดับพลังงานอิเล็กตรอน quantized สำหรับกรณีนี้ และถูกกำหนดโดย22222222onoknEmmaπ ==ชช (4.44)Where n=1,2,3…. In this case, the electrons are completely bound to the atom and their energy levels become discrete. If P has a finite value, then the energy band scheme of electrons is characterized by the alternate allowed- and forbidden energy regions, as is shown in Figure 4.2. The allowed regions are the regions in which the magnitude of the right-hand side in Eq. (4.42) lies between –1 and +1, while the forbidden regions are the regions in which the absolute magnitude of the right-hand side is greater than one. It is further notice from this figure that the forbidden region should become smaller and the allowed region becomes larger as the value of koa increases.Figure 4.3 shows the plot of electron energy as a function of P. As shown in this figure, at the origin where P = 0 corresponds to the free-electron case, and the energy of electrons is continuous in k-space. In the region where P has a finite value, the energy states of electrons are characterized by a series of allowed (shaded area) andforbidden regions. As P approaches infinity, the energy of electrons becomes discrete (or quantized), which corresponds to the case of an isolated atom with atomic spacing a → ∞.Based on the Kronig-Penney model discussed above, a schematic energy band diagram for the 1-D periodic lattice is illustrated in Figure 4.4, which is plotted in the extended zone scheme. The values of wave vector, k, are given by –nπ/a,..., – π/a, 0, + π/a,..., nπ/a. The first Brillouin zone, known as the unit cell of the reciprocal lattice, is defined by the wave vectors with values varying between –π/a and +π/a. Figure 4.4 illustrates two important physical aspects of the energy band diagram: (i) at the zone boundaries where k = ±nπ/a and n = 1, 2, 3,..., there exists an energy discontinuity, and (ii) the width of allowed energy bands increases with increasing electron energy, and the width of forbidden gaps decreases with increasing electron energy.If the energy band diagram (i.e., E vs. k) is plotted within the first Brillouin zone, then it is called the reduced zone scheme. The reduced zone scheme (i.e., –π/a ≤ k ≤ π/a) is more often used than the extended zone scheme because for any values of wave vector 'kurin the higher zones there is a corresponding wave vector kr in the first Brillouin zone, and hence it is easier to describe the electronic states and the related physical properties using the reduced zone scheme. The relation between 'kurand krcan be obtained via the translational symmetry operation, which is given by2'/kknaπ=±rr (4.45)Where represents the wave vector in the higher zones, 'kurkris the corresponding wave vector in the first Brillouin zone, n = 1, 2, 3...., and a denotes the lattice constant of the crystal. Thus, the reduced zone scheme contains all the information relating to the electronic states in the crystalline solids.The Kronig-Penney model described above can be employed to construct the energy band diagrams of an isolated silicon atom and an artificial 1-D periodic silicon lattice. Figure 4.5a and b show the discrete energy level schemes for such an isolated silicon atom and the energy band diagram for a 1-D silicon lattice, respectively. As shown in Figure 4.5a, electrons in the 3s and 3p shells are known as the valence electrons while electrons in the 1s, 2s, and 2p orbits are called the core electrons. When the valence electrons are excited into the conduction band, the conductivity of a semiconductor increases. It is noted that as the spacing of silicon atoms reduces to a few angstroms, the discrete energy levels shown in figure 4.5a broaden into energy bands, and each allowed energy band is separated by a forbidden band gap. In this energy band scheme the highest filled band (i.e., 3s and 3p states forsilicon) is called the valence band, while the lowest empty band is called the conduction band. In a semiconductor, a forbidden band gap always exists between the conduction and the valence bands while in metals the energy bands are usually continuous. For most semiconductors, the band gap energies may vary between 0.1eV and 6.2 eV.The main difference in the energy band scheme between the 1-D and 2- or 3-D crystal lattice is that, in the 1-D case, an energy discontinuity always exists at the zone boundary, and hence the energy band is characterized by a series of alternate allowed and forbidden bands. However, in the 3-D case, the energy band discontinuity may or may not exist since the values of kmax at the zone boundaries along different crystal orientations may be different, as is clearly illustrated in figure 4.6. This will lead to an overlap of energy states at the zone boundaries and hence the possible disappearance of the bandgap in the 3-D energy band diagram. It should be mentioned that the electron wave functions in a 3-D periodic crystal lattice are of the Bloch type and can be described by Eq. (4.17). In the next section we shall describe the nearly- free electron (NFE) approximation for constructing the energy band scheme of valence electrons in a semiconductor. It is noted that the NFE approximation can only provide a qualitative description of the energy band schemes for the valence electrons in a 3-D crystal lattice. To obtain true energy band structures for semiconductors and metals, more rigorous and sophisticated methods such as the pseudopotential and orthogonalized plane wave techniques must be used in calculations of the energy band structures for these materials.
การแปล กรุณารอสักครู่..
ผลลัพธ์ (ไทย) 2:[สำเนา]
คัดลอก!
ที่ไหน V (x) เป็นระยะ ๆ ที่อาจเกิดขึ้นกับช่วงเวลาของ ตามทฤษฎีบท Bloch- Floquet กล่าวข้างต้นการแก้ปัญหาทั่วไปของสมการ (4.28) จะได้รับจาก
() () ikxkkxuxe⋅ = rrφ (4.29)
โปรดทราบว่าระหว่างปัญหาและอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้น (เช่น 0 <x <a) V (x) = 0 และสมการ (4.28)
จะกลายเป็น∂ + = 2220kokkxφφ∂ (4.30)
ในกรณีที่
222omEk = h (4.31)
เป็นเวกเตอร์คลื่นของอิเล็กตรอนอิสระ เนื่องจากการแก้ปัญหาของฟังก์ชันคลื่นอิเล็กตรอนที่กำหนดโดยสม (4.29) มีผลบังคับใช้ทุกที่ในตาข่ายระยะหนึ่งสามารถใช้แทนสมการ (4.29) ลงในสมการ (4.30) เพื่อให้ได้สมการที่มีเฉพาะฟังก์ชั่นโบลชสหราชอาณาจักร (x) คือ
() 222220kkokduduikkkudxdx ++ - = (4.32)
นี้เป็นสมการเชิงอนุพันธ์ลำดับที่สองที่มีสัมประสิทธิ์คงที่และรากของสมการลักษณะของมันจะเท่ากับ - ฉัน (k ±เกาะ) ดังนั้นการแก้ปัญหาทั่วไปของสมการ (4.32) สำหรับสหราชอาณาจักร (x) สามารถแสดงเป็น
(4.33) () (cossinkoikxuxeAkxBkx-⋅ + =
ที่ไหน A และ B มีค่าคงที่ซึ่งสามารถได้รับการพิจารณาจากเงื่อนไขขอบเขตเป็นระยะ. สภาพเขตแดนแรกที่จะได้รับจากการสังเกต ความจริงที่ว่าทั้งสหราชอาณาจักร (x) และφk (x) มีค่าคงที่ภายใต้การดำเนินการแปล. ดังนั้นหนึ่งสามารถเขียน
(4.34) 0 () () kkuu =
ในกรณีที่เป็นช่วงเวลาของศักยภาพคริสตัล (เช่น V (x) = V (x + ก)). ในการคำนวณการเปลี่ยนแปลงในความชันของฟังก์ชันคลื่นอิเล็กตรอนข้ามอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นบางเพียบที่เว็บไซต์อะตอมหนึ่งสามารถบูรณาการสม. (4.28) จาก x = 0-
ทางด้านซ้ายมือของ อุปสรรคที่อาจเกิดกับ x = 0+ อยู่ทางด้านขวามือของอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นที่ x = 0 อัตราผลตอบแทนนี้
() 2220020kkmEVxdxxφφ + + -⎧⎫∂⎪⎛⎞-⎡⎤⎨⎜⎟⎣⎦∂⎝⎠⎪⎪ ⎩⎭ = ∫h (4.35)
หรือ
() () () 2200kkkmC + - = ⎛⎞''⎜⎟⎝⎠φφφh (4.36)
สมการ (4.36) จะได้ใช้ความจริงที่ว่าเป็น x → 0 ภายในอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้น การรวมกลุ่มของ 0Edx = ∫overกว้างอุปสรรคจะมีค่าเท่ากับศูนย์และการเปลี่ยนแปลงในความชันของฟังก์ชันคลื่นอิเล็กตรอน (φk '= dφk / DX) ข้ามอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นได้จากสมการ (4.36) จากสมการ (4.29) และสมการ (4.36) คนหนึ่งได้อนุพันธ์ของสหราชอาณาจักรเป็น
() () () 2200kkkmCuuu + -⎛⎞ '' - = ⎜⎟⎝⎠h (4.37)
ตอนนี้เปลี่ยน 0+ = 0 และ 0- = ในสมการ (4.37) เงื่อนไขขอบเขตที่สองสำหรับสหราชอาณาจักร (x) จะได้รับจาก
() () () 220kkkmCuuau⎛⎞ '' + = ⎜⎟⎝⎠h (4.38)
โปรดสังเกตว่าอนุพันธ์แรกของสหราชอาณาจักร (x) เป็นเหมือนกัน ทางด้านซ้ายมือของแต่ละอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นแสดงในรูป 4.1B ถัดไปแทนทั้งสองเงื่อนไขขอบเขตที่กำหนดโดย EQS (4.34) และ (4.38) ลงในสมการ (4.33) คนหนึ่งได้สองสมการพร้อมกันสำหรับ A และ B:
() () cos1sin0ikaikaoAekaBeka-- - +
++ - ⎣ (4.40)
เพื่อให้มีการแก้ปัญหาขี้ปะติ๋วสำหรับ EQS (4.39) และ (4.40) ปัจจัยของค่าสัมประสิทธิ์ของ A และ B ในสมการทั้งสองจะต้องตั้งค่าเท่ากับศูนย์ซึ่ง
(4.41)
สมการแก้. (4.41)
คนหนึ่งได้cossincosooPkakakaka⎛⎞ + = ⎜⎟⎝⎠ (4.42)
ในกรณีที่ p = เอ็ม / H2, และ C จะถูกกำหนดโดย
(4.43) (0) 00 () limVxdxCVxdx + -∞→→ =
∫สมการ(4.42) มีวิธีการแก้ปัญหาที่แท้จริงสำหรับคลื่นอิเล็กตรอนเวกเตอร์ krif ค่าของด้านขวามือของสมการ (4.42) อยู่ระหว่าง -1 และ 1 รูปที่ 4.2 แสดงให้เห็นว่าพล็อตของระยะทางด้านขวามือของสมการ (4.42) เมื่อเทียบกับไม้สักสำหรับค่าคงที่ของพีมันเป็นข้อสังเกตว่าการแก้ปัญหาของสม (4.42) ประกอบด้วยชุดของที่ได้รับอนุญาตและภูมิภาคอื่นที่ต้องห้ามกับภูมิภาคกลายเป็นสิ่งต้องห้ามแคบเป็นค่าของไม้สักจะกลายเป็นขนาดใหญ่ ความหมายทางกายภาพของรูปที่ 4.2 จะกล่าวถึงดังต่อไปนี้.
มันเป็นข้อสังเกตว่าขนาดของ P จะต้องเกี่ยวข้องกับพลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนในผลึก ตัวอย่างเช่นถ้า P เป็นศูนย์แล้วหนึ่งมีกรณีฟรีอิเล็กตรอนและพลังงานของอิเล็กตรอนเป็นฟังก์ชั่นอย่างต่อเนื่องของคลื่นเวกเตอร์ k เป็นที่ได้รับจากสมการ (4.31) ในทางตรงกันข้ามถ้า P แนวทางอินฟินิตี้แล้วพลังงานของอิเล็กตรอนกลายเป็นอิสระจาก k นี้สอดคล้องกับกรณีของอะตอมที่แยก ในกรณีนี้ค่าของพลังงานอิเล็กตรอนจะถูกกำหนดโดยเงื่อนไขที่ว่าบาปไม้สักในสมการ (4.42) จะต้องตั้งค่าเท่ากับศูนย์เป็นแนวทาง P อินฟินิตี้ซึ่งหมายถึงไม้สัก = nπ ดังนั้นระดับพลังงานของอิเล็กตรอนเป็นไทสำหรับกรณีนี้และจะได้รับจาก22222222onoknEmmaπ == hh (4.44) ในกรณีที่ n = 1,2,3 ... ในกรณีนี้อิเล็กตรอนจะผูกพันที่สมบูรณ์เพื่ออะตอมและระดับพลังงานของพวกเขากลายเป็นที่ไม่ต่อเนื่อง ถ้า P มีค่าแน่นอนแล้วโครงการแถบพลังงานของอิเล็กตรอนเป็นลักษณะ allowed- อื่นและห้ามไม่ให้พลังงานภูมิภาคที่เป็นที่แสดงในรูปที่ 4.2 ภูมิภาคที่ได้รับอนุญาตเป็นภูมิภาคที่สำคัญของทางด้านขวามือในสมการ (4.42) อยู่ระหว่าง -1 และ 1 ในขณะที่ภูมิภาคที่ต้องห้ามเป็นภูมิภาคที่ขนาดที่แน่นอนของทางด้านขวามือมีค่ามากกว่าหนึ่ง มันเป็นเรื่องแจ้งให้ทราบต่อจากตัวเลขนี้ว่าพื้นที่ต้องห้ามที่ควรจะเป็นขนาดเล็กและภูมิภาคได้รับอนุญาตเป็นใหญ่เป็นค่าการเพิ่มขึ้นของไม้สักได้. รูปที่ 4.3 แสดงให้เห็นว่าพล็อตของพลังงานอิเล็กตรอนเป็นหน้าที่ของพีดังแสดงในรูปนี้ที่แหล่งกำเนิด ที่ P = 0 สอดคล้องกับกรณีฟรีอิเล็กตรอนและพลังงานของอิเล็กตรอนอย่างต่อเนื่องในพื้นที่ k ในภูมิภาคที่ P มีค่า จำกัด รัฐพลังงานของอิเล็กตรอนที่โดดเด่นด้วยชุดของการได้รับอนุญาต (พื้นที่สีเทา) และภูมิภาคที่ต้องห้าม ในฐานะที่เป็นวิธี P อินฟินิตี้พลังงานของอิเล็กตรอนกลายเป็นที่ไม่ต่อเนื่อง (หรือไท) ซึ่งสอดคล้องกับกรณีของอะตอมที่แยกกับระยะห่างระหว่างอะตอม→∞. the ขึ้นอยู่กับรูปแบบ Kronig-Penney กล่าวข้างต้นแผนภาพแถบพลังงานวงจรสำหรับ 1 ตาข่ายระยะ -D จะแสดงในรูปที่ 4.4 ซึ่งเป็นพล็อตในโครงการขยายเขต ค่านิยมของคลื่นเวกเตอร์, k, จะได้รับจาก-nπ / a, ... , - π / a, 0, + π / a, ... , nπ / a โซน Brillouin แรกที่รู้จักกันเป็นเซลล์หน่วยตาข่ายซึ่งกันและกันที่จะถูกกำหนดโดยเวกเตอร์คลื่นที่มีค่าที่แตกต่างกันระหว่าง-π / และ + π / a รูปที่ 4.4 แสดงให้เห็นถึงสองลักษณะทางกายภาพที่สำคัญของวงแผนภาพพลังงาน (i) ในขอบเขตโซนที่ k = ±nπ / และ n = 1, 2, 3, ... , มีอยู่ต่อเนื่องพลังงานและ (ii) ความกว้างของวงดนตรีที่ได้รับอนุญาตให้ใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นด้วยพลังงานอิเล็กตรอนที่เพิ่มขึ้นและความกว้างของช่องว่างที่ต้องห้ามลดลงด้วยการเพิ่มพลังงานอิเล็กตรอน. ถ้าแผนภาพแถบพลังงาน (เช่น E เทียบกับ k) เป็นพล็อตที่อยู่ในโซน Brillouin ก่อนจากนั้นจึงจะเรียกว่า โครงการโซนลดลง โครงการโซนลดลง (เช่น-π / a ≤ k ≤π / a) มักจะถูกนำมาใช้มากขึ้นกว่ารูปแบบโซนขยายเพราะค่าใด ๆ ของคลื่นเวกเตอร์ 'Kurin โซนที่สูงขึ้นมีคลื่นเวกเตอร์ที่สอดคล้องกันใน KR Brillouin แรก โซนและด้วยเหตุนี้มันเป็นเรื่องง่ายที่จะอธิบายรัฐอิเล็กทรอนิกส์และคุณสมบัติทางกายภาพที่เกี่ยวข้องโดยใช้รูปแบบโซนลดลง ความสัมพันธ์ระหว่าง 'kurand krcan จะได้รับผ่านการดำเนินการสมมาตรแปลซึ่งจะได้รับโดย2' / kknaπ = ± RR (4.45) ในกรณีที่แสดงให้เห็นถึงคลื่นเวกเตอร์ในเขตที่สูงขึ้น 'kurkris เวกเตอร์คลื่นที่สอดคล้องกันในโซน Brillouin แรก n = 1, 2, 3 .... และหมายถึงตาข่ายอย่างต่อเนื่องของผลึก ดังนั้นโครงการโซนลดลงประกอบด้วยข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับรัฐอิเล็กทรอนิกส์ในของแข็งผลึก. รุ่น Kronig-Penney อธิบายไว้ข้างต้นสามารถนำมาใช้ในการสร้างแผนภาพแถบพลังงานของอะตอมซิลิกอนโดดเดี่ยวและเทียม 1-D ตาข่ายซิลิกอนเป็นระยะ ๆ . รูป 4.5A และ B แสดงแผนการระดับพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องเช่นอะตอมซิลิกอนโดดเดี่ยวและแผนภาพแถบพลังงานสำหรับ 1-D ตาข่ายซิลิกอนตามลำดับ ดังแสดงในรูป 4.5A, อิเล็กตรอนใน 3s 3p และเปลือกหอยที่เป็นที่รู้จักกันอิเล็กตรอนในขณะที่อิเล็กตรอนใน 1s, 2s และ 2p จะเรียกว่าวงโคจรของอิเล็กตรอนหลัก เมื่ออิเล็กตรอนรู้สึกตื่นเต้นเข้ามาในวงการนำการนำของการเพิ่มขึ้นของเซมิคอนดักเตอร์ มันเป็นข้อสังเกตว่าระยะห่างของอะตอมซิลิกอนลด angstroms ไม่กี่ระดับพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องแสดงในรูป 4.5A ขยายออกเป็นวงดนตรีที่พลังงานและแต่ละกลุ่มพลังงานที่ได้รับอนุญาตจะถูกคั่นด้วยช่องว่างของวงดนตรีที่ต้องห้าม ในโครงการพลังงานนี้วงดนตรีวงดนตรีที่เต็มไปสูงสุด (เช่น 3s และ 3p รัฐสำหรับซิลิกอน) เรียกว่าวงดนตรีจุในขณะที่วงดนตรีที่ว่างเปล่าต่ำสุดที่เรียกว่าการนำวงดนตรี ในสารกึ่งตัวนำที่เป็นช่องว่างแถบต้องห้ามเสมออยู่ระหว่างการนำและวงดนตรีจุในขณะที่วงดนตรีในโลหะพลังงานมักจะมีอย่างต่อเนื่อง สำหรับเซมิคอนดักเตอร์มากที่สุดช่องว่างแถบพลังงานอาจแตกต่างกันระหว่าง 0.1eV และ 6.2 eV. แตกต่างที่สำคัญในโครงการแถบพลังงานระหว่าง 1-D และ 2 หรือ 3-D ผลึกตาข่ายคือว่าในกรณีที่ 1-D เป็น พลังงานต่อเนื่องอยู่เสมอที่ขอบเขตโซนและด้วยเหตุนี้แถบพลังงานที่โดดเด่นด้วยชุดของการได้รับอนุญาตอื่นและวงดนตรีที่ต้องห้าม อย่างไรก็ตามในกรณีที่ 3-D ต่อเนื่องแถบพลังงานอาจจะหรืออาจจะไม่อยู่ตั้งแต่ค่า kmax ที่ขอบเขตโซนตามแนวผลึกแตกต่างกันอาจจะแตกต่างกันตามที่แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนในรูปที่ 4.6 ซึ่งจะนำไปสู่การซ้อนทับกันของรัฐที่พลังงานในขอบเขตโซนและด้วยเหตุนี้การหายตัวไปเป็นไปได้ของ bandgap ใน 3 มิติแผนภาพแถบพลังงาน มันควรจะกล่าวว่าฟังก์ชั่นคลื่นอิเล็กตรอนใน 3 มิติผลึกตาข่ายเป็นระยะที่มีชนิดโบลชและสามารถอธิบายได้ด้วยสมการ (4.17) ในส่วนถัดไปเราจะอธิบายอิเล็กตรอนอิสระ nearly- (กศน) ประมาณในการสร้างรูปแบบแถบพลังงานของอิเล็กตรอนในสารกึ่งตัวนำ เป็นที่สังเกตว่าประมาณกศนเท่านั้นที่สามารถให้คำอธิบายเชิงคุณภาพของรูปแบบวงพลังงานอิเล็กตรอนใน 3 มิติผลึกตาข่าย ที่จะได้รับโครงสร้างแถบพลังงานจริงสำหรับเซมิคอนดักเตอร์และโลหะวิธีการที่เข้มงวดมากขึ้นและมีความซับซ้อนเช่นศักย์เทียมและเทคนิคคลื่นระนาบ orthogonalized จะต้องใช้ในการคำนวณของโครงสร้างแถบพลังงานสำหรับวัสดุเหล่านี้










การแปล กรุณารอสักครู่..
ผลลัพธ์ (ไทย) 3:[สำเนา]
คัดลอก!
ที่ V ( x ) คือธาตุที่มีศักยภาพไปตามระยะเวลาของ A - floquet โบลชทฤษฎีบทที่กล่าวถึงข้างต้น แก้ปัญหาทั่วไปของอีคิว ( 4.28 ) จะได้รับโดย
( ) ( ) ikxkkxuxe ⋅ = RR φ ( 4.29 )
ทราบว่าระหว่างอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้น ( เช่น 0 < x < ) , V ( x ) = 0 และอีคิว ( 4.28 ) กลายเป็น
2220kokkx φφ∂ = ∂ ( 4.30 )

ที่ 222omek = H ( 4.31 )
เป็นเวกเตอร์คลื่นของอิเล็กตรอนอิสระตั้งแต่ทางออกของอิเล็กตรอนฟังก์ชันคลื่นที่ได้รับจากอีคิว ( 4.29 ) สามารถใช้ได้ทุกที่ในแลตทิซแบบหนึ่งสามารถทดแทนอีคิว ( 4.29 ) อีคิว ( 30 ) เพื่อให้ได้สมการที่ประกอบด้วยเฉพาะบล็อกฟังก์ชัน UK ( X ) , คือ ,
( ) 22222 0kkokduduikkkudxdx − = ( 4.32 )
นี้คือ สมการอนุพันธ์อันดับสองที่มีสัมประสิทธิ์คงที่ ,และรากของลักษณะของสมการจะเท่ากับ ( ( K ± Ko ) ดังนั้น การแก้ปัญหาทั่วไปของอีคิว ( 2 ) อังกฤษ ( X ) สามารถแสดงเป็น
( 4.33 ) ( ) ( cossinkoikxuxeakxbkx −⋅ =
ที่ a และ b เป็นค่าคงที่ ซึ่งสามารถหาได้จากเงื่อนไขขอบเขตเป็นระยะ ๆเงื่อนไขขอบเขตแรกได้โดยสังเกตว่าทั้ง UK ( X ) และφ K ( x ) เป็นค่าคงที่ในการแปลงาน ดังนั้นหนึ่งสามารถเขียน
( 4.34 ) 0() ( ) kkuu =
ที่เป็นยุคของคริสตัลที่มีศักยภาพ ( I , V ( x ) = V ( x ) ) คำนวณการเปลี่ยนความลาดชันของฟังก์ชันคลื่นอิเล็กตรอนผ่านอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นบางเหลือหลายที่เว็บไซต์อะตอมหนึ่งสามารถบูรณาการอีคิว ( 428 ) จาก x = 0 )
ทางซ้ายมือของศักยภาพเกราะ X = 0 บนด้านขวามือของอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นที่ x = 0 นี้ผลผลิต
( ) 2220020kkmevxdxx φφ−⎧⎫∂⎪⎛⎞−⎡⎤⎨⎜⎟⎣⎦∂⎝⎠⎪⎪⎩⎭ = ∫ H ( 4.35 )

( ) หรือ ( ) ( ) 2200kkkmc −−⎛⎞′′⎜⎟⎝⎠φφφ H (
= 4.36 ) สมการ ( 4.36 ) ได้ใช้ความจริงที่ว่าเป็น x → keyboard - key - name 0 ภายใน อุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นรวม 0edx = ∫ข้ามอุปสรรคความกว้างเท่ากับศูนย์ และการเปลี่ยนแปลงในความลาดชันของฟังก์ชันคลื่นของอิเล็กตรอน ( φ K ' = D φ K / DX ) ข้ามสิ่งกีดข
การแปล กรุณารอสักครู่..
 
ภาษาอื่น ๆ
การสนับสนุนเครื่องมือแปลภาษา: กรีก, กันนาดา, กาลิเชียน, คลิงออน, คอร์สิกา, คาซัค, คาตาลัน, คินยารวันดา, คีร์กิซ, คุชราต, จอร์เจีย, จีน, จีนดั้งเดิม, ชวา, ชิเชวา, ซามัว, ซีบัวโน, ซุนดา, ซูลู, ญี่ปุ่น, ดัตช์, ตรวจหาภาษา, ตุรกี, ทมิฬ, ทาจิก, ทาทาร์, นอร์เวย์, บอสเนีย, บัลแกเรีย, บาสก์, ปัญจาป, ฝรั่งเศส, พาชตู, ฟริเชียน, ฟินแลนด์, ฟิลิปปินส์, ภาษาอินโดนีเซี, มองโกเลีย, มัลทีส, มาซีโดเนีย, มาราฐี, มาลากาซี, มาลายาลัม, มาเลย์, ม้ง, ยิดดิช, ยูเครน, รัสเซีย, ละติน, ลักเซมเบิร์ก, ลัตเวีย, ลาว, ลิทัวเนีย, สวาฮิลี, สวีเดน, สิงหล, สินธี, สเปน, สโลวัก, สโลวีเนีย, อังกฤษ, อัมฮาริก, อาร์เซอร์ไบจัน, อาร์เมเนีย, อาหรับ, อิกโบ, อิตาลี, อุยกูร์, อุสเบกิสถาน, อูรดู, ฮังการี, ฮัวซา, ฮาวาย, ฮินดี, ฮีบรู, เกลิกสกอต, เกาหลี, เขมร, เคิร์ด, เช็ก, เซอร์เบียน, เซโซโท, เดนมาร์ก, เตลูกู, เติร์กเมน, เนปาล, เบงกอล, เบลารุส, เปอร์เซีย, เมารี, เมียนมา (พม่า), เยอรมัน, เวลส์, เวียดนาม, เอสเปอแรนโต, เอสโทเนีย, เฮติครีโอล, แอฟริกา, แอลเบเนีย, โคซา, โครเอเชีย, โชนา, โซมาลี, โปรตุเกส, โปแลนด์, โยรูบา, โรมาเนีย, โอเดีย (โอริยา), ไทย, ไอซ์แลนด์, ไอร์แลนด์, การแปลภาษา.

Copyright ©2026 I Love Translation. All reserved.

E-mail: