恒定电场作用下电子的运动

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1、§5.2恒定电场作用下电子的运动——一维紧束缚近似下，电子在恒定电场作用下的运动规律电子的能量电子的速度有效质量01/11简约布里渊区能带、电子的速度和有效质量能带底部能带顶部02/11——电子在k空间做匀速运动电场力——沿k轴的正方向（E沿k的负方向）电子的速度——在外加电场作用下电子的运动03/11——电子的运动保持在同一个能带内，能量周期性变化——k空间布里渊区电子的速度——同时从k=-/a移动进来——电子从k=/a移动出去04/11电子速度振荡t=0:k=0，m*>0——外力作用使电子加速，v(k)增大k=/2ak>/2a，m*<0k=/a

2、——电子到达能带顶部——电子做减速运动05/11k=-/a~-/2a范围内，v(k)不断增大k=-/2ak=-/2a~0电子速度振荡——m*(k)>0，v(k)不断减小——电子到达能带底部06/11电子运动在实空间中的描述——电子在实空间中运动的振荡能带的倾斜外电场对电子能量本征值附加的能量——E沿–x方向07/11电子运动的振荡t=0电子由带底A点经过B点到达C点——k=0到k=/a的运动——在C点电子遇到带隙，相对于存在一个位势垒，电子将被全部反射回来，电子由C点经过B点回到A点——k=-/a到k=0的运动08/11——电子在运动的过

3、程中，由于受到声子、杂质和缺陷的散射（碰撞），相邻两次散射之间的平均时间间隔为电子的平均自由运动时间：——如果很小，电子来不及完成振荡运动就被散射破坏了——>>1——振荡圆频率观察电子运动振荡的条件09/11振荡圆频率如果a0.3nm,10-13s，则E>2×107V/m——在金属中无法实现，对于绝缘体早已被击穿——很难观察到电子的振荡，在一般电场下，在k空间电子只是发生了一个小位移，无法实现振荡10/11——根据量子理论，电子可以发生势垒贯穿效应穿透位垒的几率——当电场足够强时，若下面的能带被电子填充满，或者接近填充满，上面能带是空带可以接

4、纳电子，此时电子有一定的几率从价带穿透带隙进入导带——隧道效应——位垒长度11/11练习5.1