维半金属的能态质研究大学物理系

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1、一维半金属的能态性质研究摘要本课题就一维情况下半金属的能态性质进行研究。半金属是性质介于金属和非金属之间的物质。首先，在微扰的作用下，周期场中运动的电子的能级就形成能带。半金属的能带交叠比较少，所以其既具有金属性质又具有半导体性质。进而运用能带理论，求出在一定温度下半金属的能态密度。通过能态密度，求出半金属的费米能级。根据费米能级求出半金属的电子热容量和电导率。在一定温度下,分析能态密度对半金属的电子热容量和电导性质的影响。关键词半金属；能态密度；费米能级；电子热容量；电导率ABSTRACTThepropertiesoftheenergystatesiss

2、tudiedforthecaseoftheone-dimensionalsemi-metallic.Thesemi-metallicisthematerialbetweenthemetalandnonmetal.Firstly,theeffectoftheperturbationcausesenergylevelsofthemovingelectronsinthecyclepotetialtoformtheenergyband.Astheoverlapofthesemi-metallicbandisrelativelysmall,itsnaturehasb

3、othmetalandsemiconductornatures.Andthentheenergy-bandtheoryisusedtoobtaintheenergydensityforthesemi-metallicatacertaintemperature.TheFermienergylevelofthesemi-metaliscalculatedbyuseofthedensityofstates.AccordingtotheFermienergylevel,theheatcapacityandconductivityoftheelectronareco

4、mputedforthesemi-metallic.Atacertaintemperature,theaffectofthedensityofenergystatesisanalyzedforthepropertiesoftheelectronicheatcapacityandconductivityinthesemi-metallic.KEYWORDSSemi-metallic;Densityoftheenergystate;Fermienergylevel;Electronicheatcapacity;Conductivity第29页共30页目录第29

5、页共30页1.前言………………………………………………………………………………42．半金属的定义………………………………………………………………………63.能带理论和金属电子论……………………………………………………………93.1能态密度函数…………………………………………………………………93.2的确定………………………………………………………………………103.3电子热容量……………………………………………………………………123.4电导率公式……………………………………………………………………134.一维半金属的能态性质研究…………………………………

6、……………………19总结…………………………………………………………………………………27致谢……………………………………………………………………………………28参考文献………………………………………………………………………………301.前言第29页共30页传统的半金属是一种由于导带与价带有少量交叠（负带隙宽度）或导带底与价带顶具有相同能量（零带隙宽度），而使其宏观输运性质介于典型的金属与半导体之间的半金属。[1]在半金属磁体的能带结构中，两个自旋子能带分别具有金属性与绝缘性。半金属材料从微观上具有导体和绝缘体双重性质：对一种自旋取向的电子其能带结构呈现金

7、属性，而另一自旋取向的电子其能带结构呈现绝缘体性。[2]对半金属的研究重未停止过，并且取得许多优秀的研究成果。2009年，瞿婧，周岚运用量子力学的隧穿方法讨论一个铁磁／半金属／铁磁隧道结(FM／HM／FM)中的自旋极化输运和隧道磁电阻(TMR)。[3]结果表明：当选定半金属材料自旋向上子能带呈现金属性时，自旋向上和自旋向下电子的隧穿系数都表现出共振隧穿特性．发现与a,u和△一△的取值无关，但随着这些量的增加，和一振荡逐渐加快，峰也变得更为尖锐，并且相邻峰之间的间距也逐渐变窄．更重要的是，当这些系数取值合适时，TMR值明显增大．可见，半金属材料对提高隧道结的

8、磁电阻是十分有利的，只要选取合适的参数便能得到较理想的结果，从而有