《无序系统》PPT课件

《《无序系统》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章无序2.1无序系统2.2无序系统的电子态2.3无序系统的直流电导2.4无序系统的光学性质2.5无序系统的应用2.1无序系统1.无序体系的性质不再能以长程有序的理想晶体作为零级近似，无序作为微扰来解释的情形。2.无序的类型（1)成分无序（2)位置无序（3)拓扑无序(a)晶态(b)成分无序©位置无序(d)拓扑无序3.无序的形成TTgTfTb晶体玻璃玻璃化转变气体液体V1012a103s10-12s原子（或分子）的驰豫时间τ：体系中原子（分子）进行结构构造重新排列的时间.系统从TfTg所需时间t<τ(T)原子无法到底平衡位置非晶态玻璃化相变晶体玻璃液体

2、TCp液体晶体玻璃TCp(a)共价玻璃(b)金属玻璃4.非晶态固体的制备核心:物质在冷却过程中如何避免转变为晶体而形成非晶体常见方法:液相急冷法,气相沉积法液相急冷法:将熔化的金属液体喷向正在高速转动的一对轧辊表面,该表面保持冷却状态(室温或以下).液态金属由于急冷而形成非晶态薄膜.2000~10000转/分钟1ms内下降~1000K1~2km/分钟抛离转子成为连续的薄带气相沉积法:材料作为蒸发源,使其原子或分子形成蒸汽流,在真空中撞击冷底板,淬火成非晶态结构溅射法,真空蒸发沉积法,电解和化学沉积法,及辉光放电分解法新方法：激光加热法:材料表面(10nm)

3、非晶化(109~1015K/s)离子注入法:金属或非金属元素的离子5.非晶态固体结构的描述与检测原子的径向分布函数（RDF）:描述原子分布状态设非晶态固体由一种原子构成，且具有统计平均性，以任一原子为原点，定义：rJ晶体非晶原子热运动及零点运动－>峰展宽任何非晶结构模型，首先要符合RDFRDF可以从衍射实验结果通过富氏变换而得到单色X射线、电子束、中子束以X射线衍射为例，说明RDF的实验测量公式非晶整体一个单胞结构因子：As2S3玻璃：短程序N(As)=3,N(S)=2->X衍射RDF->N=2.4加权平均扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)X射线吸收

4、：各种元素的吸收系数随X射线波长(能量)的变化E增加，吸收系数减少。每种元素在某些特定能量处出现吸收系数突变－>吸收边EXAFS是指在吸收边高能侧一定的能量间隔内，出现吸收系数随X射线能量增大而振荡变化的现象。振荡可延伸到高于吸收边103eV处包含结构信息(1929发现，70年代建立和完善）E吸收边精细结构凝聚态物质：由于吸收原子周围存在其他原子，它所射出的光电子被近邻原子散射，形成背散射波。出射波与背散射波在吸收原子处发生干涉。只有同种原子的散射波才能与出射波发生干涉。出射和背散射波的相位差随光电子的德布洛意波长(依赖于X射线能量)变化而发生变化->原

5、子末态波函数振荡变化：凝聚态物质中某组元的X射线吸收系数：组元出于自由原子态的吸收系数：凝聚态物质中不考虑周围原子散射作用时的吸收系数谱函数是一系列正玄函数的叠加N=1,2或36.非晶态固体的结构模型和缺陷(1)刚球无规密堆模型（非晶态金属或金属合金DRPHS）Finney:793个硬球模型无规密堆有一个明确的堆积密度上限0.6366;密堆晶体0.7405非晶具有一些不同类型的局域短程序。以原子为中心作其最近邻的连心线。以这些连心线为棱边所构成的多面体Bernal多面体。(a)四面体(e)四角十二面体(d)带三个半八面体的阿基米德反棱柱(c)有三个半八面

6、体的三角棱柱(b)八面体(2)连续无规网格模型（CRN）以共价结合的非晶态固体，最近邻配位与晶态类似用球代表原子位置，线段代表大小，线段间的夹角代表键角，所有球和线段组成的网络－非晶网络模型(3)非晶中的缺陷非晶半导体i）悬挂键ii）微孔iii）杂质2.2无序系统的电子态1.扩展态和局域态具有严格周期性的有序晶格是平移不变的：所有电子在有序晶格中作公有化运动－>扩展态在晶体中引入缺陷周期性局域破坏杂质态局域在杂质附近：定域化长度杂质浓度高时,局域态的电子能级可密集成带,与导带相连接,形成导带的尾部.2.Anderson的无序模型无平移对称性，波矢k不

7、再是描述电子态的好量子数TBA(紧束缚近似)无序系统W3.推迟格林函数双时推迟格林函数(b).T>0K有限温度下:引入函数莱曼表示的积分公式:(3).谱定理另一方面:谱定理，涨落耗散定理格林函数计算平均量的有用工具利用玻戈留玻夫格林函数作实际运算的步骤:(1).选择A与B(2).确定格林函数(3).建立的运动方程(4).求运动方程的近似解(5).利用谱定理决定所需物理量4.Anderson局域化（1958，PRB）局域化的严格定义：热力学极限下的体系（N,V无限大N/V有限），设t＝0时l格点(或附近)有一个电子,经过较长时间后在该格点找到电子的几率振幅

8、为A(t):A(t)=0扩展态A(t)0局域态(1).定性说明