【图文】稀磁半导体与自旋电子学_百度文库
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稀磁半导体与自旋电子学
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第12章电子自旋与原子中电子排布.ppt41页
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第12章电子自旋与原子中电子排布
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二、自由电子气的费米能量： 金属中自由电子近似处于三维无限深方势阱中， 解定态薛定锷方程 x y z a a a 金属 三个方向驻波 三个方向动量 电子能量 电子能量本征值 为三个方向一维无限深方势阱定态薛定谔方程能量本 征值的和。nx，ny，nz 分别为 x，y，z 方向的量子数。
nx，ny，nz，ms 表示自由电子量子态 轨道量子数 多个量子态对应一个能级 E，称为简并。与一个简并 能级对应的量子态数目叫简并度。
自旋量子数
2，1，1，?
2，1，1，C?
1，2，1，? 1，2，1，C?
1，1，2，?
1，1，2，C?
能级简并度为 6。 在量子数空间 即动量空间， ，量子态 对应具有正整数坐标的点， nx ny nz 半径为 R 的球面上各点具有相同 的 值和相同的能量 一个量子态对应量子数空间一个 单位体积，能量小于 E 的状态数 nx ny nz 每个轨道状态包含 2 个自旋状态 金属单位体积内自由电子能量小于 E 的状态数为 T
0K 时，由能量最低原 理和泡利不相容原理，电子一 个一个地从能量最低的状态向 能量较高的状态填充，电子可 填充的最高能级叫费米能级 EF。 由 ns
金属中自由电子密度 n，得费米能级 费米能级 能量 决定于 n。 真空能级 EF 逸 出 功 A 此式说明，费米能量仅决定于金属的自由电子数密度。 费米能量 EF ~ eV 在此狭小能量区间，密集排布着
自由电子数/2 个能级，所以自 由电子的能量分布是准连续的。 费米速度： 即使在绝对零度下，电子仍然剧烈地运动着。
费米温度： 费米能级：在绝对零度时，电子可能占据的最高能级，对应的能量叫费米能量。 当温度升高时，电子与晶 格离子无规则碰撞而获得能量， 被激发至较高能级，但仍满足泡利不相容原理。 对 求导，得 E 附近单位能量区 间的量子态数
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