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同理,六个彼此靠得很近的氢原子,它们每个能级都分裂成六个相距很近的能级。六个氢原子靠那么,N个呢?3N个原子结合在一起形成单晶体—能带产生如果N个原子集聚形成晶体,则孤立原子的1个能级将分裂为N个能级。由于能级分裂的总宽度ΔE决定于原子的间距,而晶体中原子的间距是一定的,所以ΔE与原子数N无关。实际晶体中原子数N是非常大的(1023量级),所以一个能级分裂成的N个能级的间距就非常小,以至于可以认为这N个能级形成一个能量连续的区域,这样的一个能量区域就叫一个能带。
得很近时的能级分裂E2s1sOrE2s固态晶体的能带Or幻灯片 14
二固体的能带1 电子共有化固体具有大量分子、原子或离子有规则排列的点阵结构。电子受到周期性势场的作用。
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这些求解周期性势场下的薛定谔方程,得出了电子的能量状态形成具有允带和禁带结构。实际晶体的势能函数要复杂得多,很难找出函数的具体形式,因此,严格求解薛定谔方程遇到困难,只能用近似方法求解。本节介绍一种近似求解的方法——自由电子近似,它用量子力学微扰理论来解薛定谔方程,得出的解具有在周期性势场中运动的电子波函数的特性,同时电子的能量也形成能带结构。
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?为简单起见,讨论一维的情况。设由N个原胞构成的一维晶体,晶格常数a,晶体长度L=Nα,晶体中电子遵守薛定谔方程:?d?(x)??V(x)?(x)=E?(x)22m0dx2式中V(x)?V(x?sa)
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