tailieunhanh - Vật lí điện tử và bán dẫn - Chương 3

Giới Thiệu Lí Thuyết Lượng Tử Của Chất Rắn TỔNG QUAN Trong chương trước, chúng ta đã áp dụng cơ học lượng tử và phương trình sóng Schrodinger để xác định đặc tính chuyển động của electron trong các dạng thế năng khác nhau. Chúng ta nh ận thấy một tính chất quan trọng của electron trong nguyên tử hoặc trong tinh thể là electron chỉ có thể nhận những giá trị năng lượng rời rạc; nghĩa là năng lượng bị lượng tử hóa. . | CHƯƠNG III Giới Thiệu Lí Thuyết Lượng Tử Của Chất Rắn TỔNG QUAN Trong chương trước chúng ta đã áp dụng cơ học lượng tử và phương trình sóng Schrodinger để xác định đặc tính chuyển động của electron trong các dạng thế năng khác nhau. Chúng ta nhận thấy một tính chất quan trọng của electron trong nguyên tử hoặc trong tinh th ể là electron chỉ có thể nhận những giá trị năng lượng rời rạc nghĩa là năng lượng bị lượng tử hóa. Chúng ta cũng đã thảo luận nguyên lí loại trừ Pauli nó phát biểu rằng trong nguyên tử không thể có hai electron có cùng 4 số lượng tử. Trong chương này chúng ta sẽ tổng quát hóa những kết quả này cho những electron trong m ạng tinh th ể. Một trong những mục tiêu của chúng ta là xác định tính ch ất điện của vật liệu bán dẫn chúng ta sẽ dùng nó để xây dựng đặc tính Vôn-Ampe của thiết bị bán dẫn. Để hướng tới mục tiêu này chúng ta có 2 nhi ệm vụ trong chương này xác định tính chất của electron trong m ạng tinh thể và xác định tính chất thống kê của một số lượng lớn những electron trong m ạng tinh thể. Để bắt đầu chúng ta sẽ mở rộng khái niệm những mức năng lượng rời rạc của từng electron sang vùng năng lượng trong ch ất rắn đơn tinh thể. Đầu tiên chúng ta sẽ thảo luận định tính về khả năng xuất hiện vùng năng lượng trong tinh thể và sau đó sẽ xây dựng mô hình toán học chặt chẽ hơn của lí thuyết này dùng phương trình sóng Schrodinger. Lí thuy ết vùng năng lượng này là nguyên lí cơ bản của vật lí bán dẫn và cũng có thể được dùng để giải thích sự khác nhau về tính chất điện giữa kim loại bán dẫn và điện môi. Bởi vì dòng điện trong chất rắn phụ thuộc vào dòng chảy toàn phần của các điện tích do đó vi ệc xác định đáp ứng của một electron trong tinh th ể với trường ngoài cũng rất quan trọng chẳng hạn như trường điện. Sự chuyển động của electron trong mạng tinh thể khác với trong không gian tự do. Chúng ta sẽ xây dựng khái niệm cho phép thi ết lập mối quan hệ giữa những biểu thức mô tả trạng thái lượng tử của electron trong m ạng tinh thể với những biểu thức