固体物理(第13课)电子热容课件.ppt

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1、5.3自由电子气的比热电子气的摩尔热容量为：只有kBT附近的电子才能受热激发而跃迁至较高能级。Cv和的N(EF)关系晶体的摩尔热容为(液氦温度)和EF有关的补充内容：5.4金属的电导率和欧姆定律电导率热平衡时，电子状态在K空间的分布是关于原点对称的，K态电子与-K态电子成对出现，因而自由电子气的总动量为零。金属中没有电流。当金属加均匀恒定电场E时，电子动量变化方程：经过时间τ后电子波矢的增量为上式表明整个费米面在K空间移动了k，因而电子状态的分布不再具有中心对称，系统的总动量不为0，金属中有电流流

2、过。杂质、缺陷、声子对电子的散射，导致电流不可能无限大，直至一个恒定值。电子的漂移速度：金属体内电流密度：kkxky例子铜：vF≈1.57×108cm/sT=4k时，≈2×10-9s，=vF≈0.3cmT=300k时，≈2×10-14s，≈3×10-6cm可见低温时平均自由程相当大，表明电子不是经典粒子，而是服从量子物理规律的粒子。参与导电的电子只是费米面附件的部分电子，具有很高的速度，才会有很大的平均自由程。5.5金属的热导率前面讨论绝缘晶体的热传导是由声子完成的。实验表明，金属存在温度

3、梯度时，金属样品中产生热流，其热导率大大高于绝缘晶体的热导率，所以对于金属热传导主要是电子在起作用。自由电子气的热导率：v取费米球面上电子的速度vF，于是：维德曼-弗兰兹定律：给定温度下，金属的热导率和电导率之比是常数5.7功函数与接触电势5.7.1热电子发射与功函数(示意图)(1)经典自由电子论的推导a.模型（示意图）b.推导过程电子速度分布函数为：选x坐标沿垂直发射面的方向，则发射电流：(2)量子自由电子论的推导a.模型（示意图）b.推导过程金属表面发射电子三种分布曲线的比较（T=5000K）BE

4、MBFD5.7.2接触电势1.定义：任意两个不同的金属A和B相接触或以导线相连，金属就会带有电荷并分别产生电势VA和VB，该电势称接触电势。2.原因分析–eVA<0VA>0＋＋＋–eVB>0VB<0－－－不同金属间的接触电势差是由于两者功函数(费米能级)不同造成的。补充：PN结的能带结构费米能级趋于一致补充：制备金属—半导体欧姆接触的理论依据由于金属—半导体接触电阻是由Schottky势垒（фb）和半导体掺杂浓度（确切地说应为载流子浓度）决定的，所以凡是能够降低势垒фb或增大载流子浓度的方法都有助于降

5、低接触电阻。目前人们制备金属—半导体欧姆接触依据的主要是以下两条原则：（1）对于近似符合简单Mott理论的半导体，若能找到一种比n型半导体功函数小或比p型半导体功函数大金属，就应该能做成欧姆接触。（2）将紧靠金属的一层做成重掺杂半导体（即载流子浓度很高），此时耗尽层很薄，以致能发生场发射（即载流子可借隧道效应穿过势垒），因此在零偏压下接触具有很低的电阻。绝大部分金属—半导体欧姆接触都是根据这一原则制成的。势阱模型返回经典返回量子阴极射线管1阴极射线管2阴极射线管3X射线冷却水<铠装热电偶作业3.试比较

6、经典自由电子论和量子自由电子论对热电子发射的解释有何不同.