tailieunhanh - Bài giảng Vật lí chất rắn - Chương 3: Khí electron tự do, mặt Fermi (Phần 2)

Bài giảng Vật lí chất rắn - Chương 3: Khí electron tự do, mặt Fermi (Phần 2) cung cấp cho học viên những kiến thức về khí electron lượng tử (mô hình Sommerfeld); nhiệt dung của khí electron, nhiệt dung của kim loại; . Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng! | VẬT LÍ CHẤT RẮN Phạm Đỗ Chung Bộ môn Vật lí chất rắn Điện tử Khoa Vật lí ĐH Sư Phạm Hà Nội 136 Xuân Thủy Cầu Giấy Hà Nội PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 Chương 3 Khí electron tự do mặt Fermi 1. Khí electron cổ điển mô hình Drude 2. Khí electron lượng tử mô hình Sommerfeld 3. Nhiệt dung của khí electron nhiệt dung của kim loại 4. Sự dẫn điện của electron định luật Ohm 5. Sự dẫn nhiệt của electron định luật Wiedemann Franz PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 2 Khí electron tự do Electron Mạng không gian Mạng tinh thể Gốc Các cấu trúc xếp chặt Gốc hình Các loại tinh cầu cứng thể ion Gốc tương tác lẫn nhau Gốc dao động Dao động mạng PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 3 Sự dẫn điện của kim loại Tại sao electron dẫn trong kim loại không cảm nhận được trường thế do các ion dương tạo ra Electron dẫn không phát hiện được sự có mặt của ion trong mạng tinh thể tuần hoàn. Do sóng vật chất gần như tự do với cấu trúc tuần hoàn Electron dẫn chỉ tán xạ trên các electron dẫn khác bởi nguyên lí Pauli Free electron Fermi gas PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 4 2. Khí electron lượng tử mô hình Sommerfeld Mô hình electron tự do 1. Coi như electron chuyển động tự do trong toàn bộ tinh thể 2. Bỏ qua lực tương tác giữa electron hoá trị và lõi nguyên tử 3. Năng lượng của electron chỉ có động năng bỏ qua thế năng Electron dẫn tạo thành khí electron tuân theo nguyên lí Pauli chuyển động tự do và không tương tác. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 5 Electron trong giếng thế 1 chiều ℏ2 2 2 2 2 A sin 2 ℏ2 2 2 Fig 2 p135 C. Kittel Introduction to Solid state physics 8th Mỗi giá trị của n ứng với 1 mode có khả năng chứa 2 electron PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 6 Mức Fermi trong giếng thế 1 chiều Hệ có 6 electron 2 ℏ2 2 ℏ2 2 2 2 2 Table p135 C. Kittel Introduction to Solid state physics 8th PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 7 Hàm phân bố Fermi-Dirac 1 1 T 0K mức Fermi 1 T gt 0K khi thế hoá học 2 gt T Phân bố Fermi-Dirac chuyển thành phân bố Boltzmann hoặc Maxwell PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 8 Hàm phân bố Fermi-Dirac Fig 3 p136 C. Kittel Introduction to Solid state .