Волновой вектор Ферми свободных электронов

Как видно, в электрическом поле и вследствие температурного градиента возникают разные неравновесные распределения электронов, и в связи с этим скорости релаксации в указанных двух случаях могут существенно различаться. Электрическое сопротивление появляется вследствие процессов рассеяния, стремящихся восстановить равновесное распределение в электрическом поле. В процессе рассеяния электрон из правой части фиг. 10.5, а переходит в левую, и его волновой вектор должен при этом существенно измениться. С другой стороны, когда отклонения от равновесия вызваны температурным градиентом, то возвращение к равновесию может происходить как вследствие процессов с большим изменением волнового вектора (при этом электроны переходят с заполненных уровней на свободные в противоположных сторонах фигуры), так и вследствие процессов с малым изменением волнового вектора и энергии (при этом электроны переходят с заполненных на свободные уровни в одной стороне фигуры). Поскольку область энергии вблизи ферми-поверхности, в которой функция распределения Ферми меняется от 1 до 0, имеет порядок АвТ , то этот же порядок имеют изменения энергии при последнем процессе и соответственно происходят малые изменения волнового вектора электрона. Как будет видно в дальнейшем, если сопротивление обусловлено главным образом рассеянием на [c.188]

D. ЗАВИСИМОСТЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ ОТ ВОЛНОВОГО ВЕКТОРА ДЛЯ ФЕРМИ-ГАЗА СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ [c.727]

Вернемся опять к вопросу об энергетической зонной структуре. Как мы уже указывали в п. 2 4 настоящей главы, структурный фактор отличен от нуля, только если вектор ц равен какому-либо вектору обратной решетки. В совершенном кристалле только таким значениям ц и будут отвечать не равные нулю матричные элементы псевдопотеициала. Для простых структур наименьший, отличный от нуля вектор обратной решетки имеет величину где-то около 2кр. Из фиг. 33 хорошо видно, что в этой области волновых векторов формфакторы очень малы, в частности они малы по сравнению с энергией Ферми. Таким образом, сдвиг энергии электронов по отношению к энергии свободных электронов будет очень малым и для многих целей им вообще можно пренебречь. При этом мы возвращаемся прямо к теории свободных электронов. Модель свободных электронов в металле очень стара она успешно использовалась во многих расчетах, но только теперь впервые мы можем ясно понять, почему эта модель так неплохо работает. В некотором смысле причина этого совершенно случайная просто векторы обратной решетки попадают как раз в такую область обратного пространства, где псевдопотенциал очень мал. [c.124]

В 2 мы установили связь между циклотронными частотами и геометрией ферми-поверхности. Как видно из соотношения (2.10), она выражается через производную по энергии от площади, заключенной внутри орбиты в обратном пространстве. В одноволновой OPW модели дело обстоит еще проще волновой вектор свободных электронов вращается с частотой, равной циклотронной частоте для свободного электронного газа [c.146]

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ФЕРМИ — ДИРАКА СВОБОДНЫЕ ЭЛЕКТРОНЫ ПЛОТНОСТЬ РАЗРЕШЕННЫХ ВОЛНОВЫХ ВЕКТОРОВ ИМПУЛЬС, ЭНЕРГИЯ И ТЕМПЕРАТУРА ФЕРМИ ЭНЕРГИЯ ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ И МОДУЛЬ ВСЕСТОРОННЕГО СЖАТИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГАЗА СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ ТЕОРИЯ ПРОВОДИМОСТИ ЗОММЕРФЕЛЬДА ЗАКОН ВИДЕМАНА — ФРАНЦА [c.43]

С одним из наиболее важных примеров большого изменения скорости при малом изменении волнового вектора мы встречаемся в том случае, когда поверхность Ферми почти свободных электронов близко подходит к брэгговской плоскости (фиг. 26.4). Тогда малый волновой вектор д может соединять точки на поверхности Ферми, лежащие по разные стороны плоскости, и электроны в этих точках имеют почти противоположно направленные скорости. Подобное событие называют процессом переброса ). В рамках модели почти свободных электронов возникающее большое изменение скорости можно рассматривать как результат индуцированного фононом брэгговского отражения ). [c.152]

Найденный выше потенциал имеет такой же вид, как и потенциал примеси в металле при экранировании Томаса — Ферми [см. (17.54)]. Покажите, что волновой вектор Томаса — Ферми [см. (17.50)] для газа свободных электронов определяется точно таким же выражением, как и К, если заменить V] средней тепловой скоростью, отвечающей статистике Больцмана, а концентрацию носителей принять равной 2п . (Откуда берется множитель 2 ) Величина К представляет собой длину экранирования в теории Дебая — Хюккеля. [c.231]

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ОСЦИЛЛЯЦИИ — осцилляции коэф. поглощения а УЗ в металлах в магн. поле Н, перпендикулярном волновому вектору звука к. Пост, магн. поле влияет на движение электронов, вынуждая их двигаться по траекториям, вид к-рых определяется сечением поверхности пост, энергии плоскостями, перпендикулярными Щ осп. вклад дают электроны с энергией, близкой к уровню Ферми (т. е. вблизи фер.ии-поверхноспги). Г. о. имеют место, если длина свободного пробега I электронов гораздо больше характерного размера ti ларморовской орбиты электрона в магн. поле, к-рый, в свою очередь, гораздо больше длины волны звука [c.439]

Энергии электронов с волновыми векторами, оканчивающимися вблизи точки Ь, могут быть меньшими, чем когда волновые векторы (при той же величине их) оканчиваются вблизи угловой точки а. Электроны занимают все состояния вблизи точки Ъ до границы зоны Брнллюэна, и ферми-поверхность отличается от сферы, соответствующей свободным электронам и показанной на фигуре пунктирной линией. [c.180]

Наибольшее изменение энергии электрона при взаимодействии с фононом равно максимальной возможной энергии фонона. В теории Дебая максимальная энергия фонона равна /гв0 она мала по сравнению с Ер (например, для меди kaQIEp 4-10 ). Однако изменение волнового вектора электрона может быть относительно большим, так как максимальный волновой вектор фонона дп сравним с kp. В модели Дебая зона Бриллюэна для кристалла, состоящего из атомов, представляет собой сферу, содержащую N возможных значений д. Если у каждого атома имеется один свободный электрон, то ферми-сфера должна содержать N/2 значений k. Объем зоны Бриллюэна тогда вдвое больше объема ферми-сферы и отношение g lkp равно 2 - , как показано на фиг. 11.2. Максимальное изменение величины волнового вектора к в такой простой модели равно и, если [c.194]

Прежде чем рассмотреть металлическую модель в приложении к полупроводниковым жидкостям, полезно сделать обзор ее применений к описанию кристаллических металлов. В отсутствие взаимодействия с кристаллическим полем невозмущенная энергия Эффекты дальнего порядка в кристалле приводят к обращению в нуль всех фурье-компонент У (к) потенциала взаимодействия, кроме компонент при волновых векторах С, соответствующих брэгговским отражениям >. Такое взаимодействие приводит к разрывам дисперсионной кривой (к) на брэгговских плоскостях, как это показано на рис. 5.2, а. Вследствие этого плотность состояний М(Е) испытывает относительно малые возмущения по отношению к параболической форме (соответствующей свободным электронам), которые несколько сдвигают состояния вблизи брэгговских плоскостей в сторону больших или меньших энергий, как показано на рис. 5.2, б. Если энергия Ферми Ef лежит в этой области, т. е. вблизи Ео(С12) =кЩЩт, то мы имеем некоторое понижение энергии У(С) , соответствующее изменению полной площади под кривой М Е) ниже /. Величина А является структурно-чувствительной, а именно при постоянном давлении искажение кристалла является предпочтительным, если при этом АН увеличивается. Этот механизм объясняет отклонение от идеального отношения с/а в гексагональных плотноупакованных металлах, а также искажение простой кубической симметрии в других простых металлах [127]. [c.84]

В основном состоянии системы из N свободных электронов занятые состояния хможно описывать точками внутри сферы в -пространстве. Энергия, соответствующая поверхности этой сферы, является энергией Ферми. Волновые векторы, упирающиеся в поверхность этой сферы, имеют длины, равные кг, а [c.258]

Рпс. 10.8. Изменение во,,нового вектора электрона, лежащего па поверхностн Ферми, при движении под действием магнитного поля. Схемы я и б для поверхности Ферми топологически эквивалентны показанным на рпс. 10.6. Поле 3 направлено перпендикулярно к плоскости рисунка вверх. В случае а волновой вектор движется по орбите по часовой стрелке, в случае б — против часовой стрелки. Направление движения в случае б такое, какого можно ожидать для свободного электрона с зарядом —е. Из-за малых значений к энергии малы, и поэтому заполненные электронами состояния лежат внутри поверхности Ферми. Орбиты типа б будем называть электроноподобными. Поскольку характер движения а магнитном поле в случае а обратный по отношению к случаю б, то орбиты в случае а естественно назвать дыркоподобными. Дырки движутся как частицы с положительным электрическим зарядом 4-е. Случай в для прямоугольной зоны иллюстрирует движение по так называемой открытой орбите. Это случай, топологически иромежуточный между орбитой электрона и орбитой дырки. Для наглядности открытая орбита показана в периодической зонной схеме. [c.342]

Мы уже указывали, что в простых металлах довольно трудно зафиксировать даже сам эффект брэгговских отражений. Эту трудность, однако, можно обойти, если поместить образец в магнитное поле. Как мы видели в 2 для более общего случая, классическая траектория свободного электрона в присутствии магнитного поля искривляется, и электрон движется по спиральной орбите, ось которой параллельна магнитному полю. У электрона на ферми-поверхности соответственно волновой вектор будет описывать некоторую замкнутую кривую. Эта кривая представляет собой сечение ферми-сферы плоскостью, перпендикулярной направлению магнитного поля. Следовательно, любой данный электрон, двигаясь вдоль такой линии на ферми-поверхности, часто может пересекать в некоторых точках брэгговские п.1эскости отражения. Если это произойдет, то в соответствующей точке электрон испытает дифракцию, изменив направление своего движения и перепрыгнув в другую часть ферми-сферы. Дальше он будет двигаться по другому отрезку круговой траектории на ферми-сфере. Таким образом, хотя в одноволновой OPW картине ферми-поверхность и остается сферической, траектория движения электрона внутри металла становится очень сложной. На фиг. 35 мы видим одну из таких возможных орбит. Заметим, что по сравнению с межатомным расстоянием электронная орбита может быть довольно большой. Если бы мы могли заглянуть внутрь металла, мы увидели бы, как в присутствии магнитного поля электроны выписывают множество сложнейших траекторий. Движение волнового вектора по сферической ферми-поверхности тоже очень сложно плавная траектория прерывается скачками из одной части поверхности в другую, поэтому хотелось бы найти более простое и ясное описание электронных состояний. [c.127]

В методе линейного отклика, однако, вполне однозначно выясняется смысл величины ]р, входящей в формулы (10.17) и (10.37) приближения ПСЭ. Как видно из определения (10.116), фермиев-ский ток (10.7) всегда пропорционален фермиевскому волновому вектору кр, даже если электронный спектр имеет мало общего со спектром свободных электронов. В формуле (10.122) это значение выделяется положением пика квази-б-функции (10.121) кр есть то значение к [, при котором к = %р. Для любой системы, спектр которой можно рассматривать как возмущенный спектр свободных электронов ( 10.4 и 10.5), по-прежнему допустимо использовать обычный прием с подсчетом числа к-состояний внутри ферми-сфери радиуса кр, и величина ]р в очень хорошем приближении дается формулой (10.7). Как следует из выражения [c.510]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...