第六讲-能带理论及固体发光-柴..ppt

能带理论与量子理论原子是由原子核及电子壳层构成的。电子以一定的能量绕原子核转动，受到激发后，最外层的电子得到能量，可以跃迁到一个较高的能量状态，成为激发态。1、量子化概念的提出
19世纪末，赫兹首先发现了光电效应，实验中发现的主要规律有：
（1）不同的金属具有各自不同的阈值，只有当入射光的辐射频率大于时，才有光电效应产生。否则，无论光强度多大，都不会产生电流。
（2）当入射光的频率大于后，所产生的光电流强度与光强度成正比；
（3）光电子的动能与入射光的强度无关，而与光的频率成正比。
问题：把光看成波，很难解释光电效应，因为经典物理学理论认为，光的能量由其强度决定，而与光的频率无关，频率只决定光的颜色。3、爱因斯坦光子说3、爱因斯坦光子说4、实物粒子的波粒二象性微观粒子的运动规律量子力学与薛定谔方程四个量子数(1)主量子数nm决定原子轨道在空间的取向。某种形状的原子轨道，可以
在空间取不同方向的伸展方向，从而得到几个空间取向不同的
原子轨道。
m可取0，±1,±2……±l(2l+1个值)
例如：l=2,m=0,±1,±2表示d轨道在空间有5个伸展方向。对应着电子的自旋的角动量的大小和方向，它只有±1/2这两个数值，这表示电子自旋的大小是固定不变的，且只有两个方向。
取值＋1/2：顺时针自旋↑
－1/2：逆时针自旋↓基态原子核外电子排布的原则能层与能级电子填入轨道次序图单个原子的能级单原子中电子的能级晶体中共有化电子晶体中原子的能带能带(energyband)：
n个原子轨道可以组合成n个分子轨道，能量相近分子轨道的集合称为能带；即一组连续状态的分子轨道。
禁带(forbiddengap)：
相邻两能带间的能量范围称为“能隙”或“禁带”，在能隙或禁带中电子不能占据。
导带(conductionband)：
导带是由自由电子形成的能量空间，即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。对于金属，所有价电子所处的能带就是导带。对于半导体，所有价电子所处的能带是所谓价带，比价带能量更高的能带是导带。价带(valenceband)：
能级分裂首先从价电子开始，内层电子的能级只有在原子非常
接近时方能发生分裂。价电子能级分裂成的能带称为价带。通常情
况下价带为能量最高的能带。
价带可能被电子填满成为满带，也可能未被填满。满带中的电子
在满带中无法移动，不会导电；部分被电子占据的能带称“导带”，
电子在其中能自由运动。
价带可以是满带也可以是导带，但能量比价带低的各能带一般都
是满带，与各原子的激发能级相对应的能带，在未被激发的正常情况
下没有电子填入，称为空带。满带：填满电子的能带
不满带：未填满电子的能带
空带：没有电子占据的能带
禁带：不能填充电子的能区
价带：能量最高的被价电子填充的能带
导带：价带以上的能带基本上是空的，
其中能量最低的能带。2p、3p能带，最多容纳6Ｎ个电子。固体的能带各原子间的相互作用能级原子能级与能带的对应能带理论的要点：（2）能带中电子的排布
晶体中的一个电子只能处在某个能带中的某一能级上。
（3）排布原则：
服从泡里不相容原理
服从能量最小原理⑴当原子紧密堆积结合成晶体时，能量相近的各能级的原子轨道发生重叠，但只有最外层的原子轨道重叠的程度最大，电子共有化特征最显著，形成的能带较宽；
⑵内层电子的原子轨道相互重叠程度较小，与单个原子中的能级差不多。因此可以认为晶体中的电子兼有原子轨道的运动和共有化轨道的运动的状态；
⑶原子内层能级上一般都填满了电子，当这些能级转变为能带中的共有化状态时，能级状态的总数并未改变，所形成的能带也是填满电子的；
⑷原子外层的能级原来可能填满电子，也可能未填满电子。因而它们转变为共有化的能带时，可以形成满带（全部填满电子），也可以是半满带（部分填满电子）。能带对电导的贡献它们的导电性能不同，
是因为它们的能带结构不同。1)导体中的能带疑问：如上面的分析，那么Mg(镁)是否属于良导体呢？导体的能带结构导体在外电场的作用下，大量共有化电子
很易获得能量，集体定向流动形成电流。4)过渡金属导体2)绝缘体的能带绝缘体的能带结构3)半导体的能带n型半导体的能带示意图相反地，杂质原子可以比半导体原子具有较少的价带电子。禁带宽度：金属：0～1eV
半导体：<3eV
绝缘体：>5eV三Q：
1、导体可以作为发光材料使用吗？
2、半导体可以作为发光材料么？
3、绝缘体可以作为发光材料么？
为什么？固体发光的基本过程为什么会有发光？发光过程的比拟应掌握的知识要点（课后作业）1、字体安装与设置