Fizyka Materii Skondensowanej Równanie kp. LCAO.

Podobne dokumenty
Struktura energetyczna ciał stałych-cd. Fizyka II dla Elektroniki, lato

Elektrony i dziury.

Aby opisać strukturę krystaliczną, konieczne jest określenie jej części składowych: sieci przestrzennej oraz bazy atomowej.

Struktura kryształów. Kittel, rozdz. 1 (Uwaga błędna terminologia!) Ashcroft, Mermin, rozdz.

- Wydział Fizyki Zestaw nr 5. Powierzchnie 2-go stopnia

Realizacje zmiennych są niezależne, co sprawia, że ciąg jest ciągiem niezależnych zmiennych losowych,

Repeta z wykładu nr 3. Detekcja światła. Struktura krystaliczna. Plan na dzisiaj

Równania i nierówności kwadratowe z jedną niewiadomą

LISTA02: Projektowanie układów drugiego rzędu Przygotowanie: 1. Jakie własności ma równanie 2-ego rzędu & x &+ bx&

Analiza matematyczna v.1.6 egzamin mgr inf niestacj 1. x p. , przy założeniu, że istnieją lim

Fizyka materii skondensowanej i struktur półprzewodnikowych (1101-4FS22) Michał Baj

Prawo Coulomba i pole elektryczne

Wykład 2. Pojęcie całki niewłaściwej do rachunku prawdopodobieństwa

Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice

2. FUNKCJE WYMIERNE Poziom (K) lub (P)

półprzewodniki Plan na dzisiaj Optyka nanostruktur Struktura krystaliczna Dygresja Sebastian Maćkowski

PODSTAWY BAZ DANYCH Wykład 3 2. Pojęcie Relacyjnej Bazy Danych

4. RACHUNEK WEKTOROWY

Wykład 2. Granice, ciągłość, pochodna funkcji i jej interpretacja geometryczna

ZADANIA OTWARTE. Są więc takie same. Trzeba jeszcze pokazać, że wynoszą one 2b, gdyż taka jest długość krawędzi dwudziestościanu.

f(x)dx (1.7) b f(x)dx = F (x) = F (b) F (a) (1.2)

Maciej Grzesiak. Iloczyn skalarny. 1. Iloczyn skalarny wektorów na płaszczyźnie i w przestrzeni. a b = a b cos ϕ. j) (b x. i + b y

cz. 2 dr inż. Zbigniew Szklarski

Modelowanie i obliczenia techniczne. Metody numeryczne w modelowaniu: Różniczkowanie i całkowanie numeryczne

Pasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka

Wykład VI. Teoria pasmowa ciał stałych

WEKTORY skalary wektory W ogólnym przypadku, aby określić wektor, należy znać:

Klucz odpowiedzi do zadań zamkniętych i schemat oceniania zadań otwartych

Algebra Boola i podstawy systemów liczbowych. Ćwiczenia z Teorii Układów Logicznych, dr inż. Ernest Jamro. 1. System dwójkowy reprezentacja binarna

Wykład III. Teoria pasmowa ciał stałych

RACHUNEK CAŁKOWY. Funkcja F jest funkcją pierwotną funkcji f na przedziale I R, jeżeli. F (x) = f (x), dla każdego x I.

Wyrównanie sieci niwelacyjnej

Rozwiązania maj 2017r. Zadania zamknięte

Grażyna Nowicka, Waldemar Nowicki BADANIE RÓWNOWAG KWASOWO-ZASADOWYCH W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW AMFOTERYCZNYCH

WYZNACZANIE OGNISKOWEJ SOCZEWEK CIENKICH ZA POMOCĄ ŁAWY OPTYCZNEJ

Pierwiastek z liczby zespolonej

WEKTORY skalary wektory W ogólnym przypadku, aby określić wektor, należy znać:

Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka matematyczna.

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Pasma energetyczne. Pasma energetyczne

Wymagania edukacyjne matematyka klasa 2 zakres podstawowy 1. SUMY ALGEBRAICZNE

Wykład 6 Dyfrakcja Fresnela i Fraunhofera

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Matematyka Poziom podstawowy

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Matematyka. Poziom rozszerzony. Listopad Wskazówki do rozwiązania zadania

Sieć odwrotna. Fale i funkcje okresowe

usuwa niewymierność z mianownika wyrażenia typu

Wektor kolumnowy m wymiarowy macierz prostokątna o wymiarze n=1 Wektor wierszowy n wymiarowy macierz prostokątna o wymiarze m=1

Wymagania kl. 2. Uczeń:

Metoda sił jest sposobem rozwiązywania układów statycznie niewyznaczalnych, czyli układów o nadliczbowych więzach (zewnętrznych i wewnętrznych).

VI. Rachunek całkowy. 1. Całka nieoznaczona

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z MATEMATYKI W KLASIE IIc ZAKRES PODSTAWOWY I ROZSZERZONY

Zapis wskaźnikowy i umowa sumacyjna

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Matematyka. Poziom rozszerzony. Listopad Wskazówki do rozwiązania zadania

1 Definicja całki oznaczonej

MATeMAtyka 3 inf. Przedmiotowy system oceniania wraz z określeniem wymagań edukacyjnych. Zakres podstawowy i rozszerzony. Dorota Ponczek, Karolina Wej

Analiza matematyczna i algebra liniowa

Zadania. I. Podzielność liczb całkowitych

PRZEGLĄD FUNKCJI ELEMENTARNYCH. (powtórzenie) y=f(x)=ax+b,

2. Tensometria mechaniczna

Katalog wymagań programowych na poszczególne stopnie szkolne. Matematyka. Poznać, zrozumieć

GAZ ELEKTRONÓW SWOBODNYCH POWYŻEJ ZERA BEZWZGLĘDNEGO.

BADANIE ZALEŻNOŚCI PRZENIKALNOŚCI MAGNETYCZNEJ

Modele kp wprowadzenie

Redukcja układów sił działających na bryły sztywne

Wyznacznikiem macierzy kwadratowej A stopnia n nazywamy liczbę det A określoną następująco:

Cząsteczki. Opis termodynamiczny Opis kwantowy. Dlaczego atomy łącz. 2.Jak atomy łącz. 3.Co to jest wiązanie chemiczne? typy wiąza.

KRYSTALOGRAFIA. pokój 7 w Gmachu Głównym konsultacje: czwartek 8-9. Treść wykładów: a/

Temat lekcji Zakres treści Osiągnięcia ucznia

1. Struktura pasmowa from bonds to bands

Fizyka Ciała Stałego. Struktura krystaliczna. Struktura amorficzna

TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH

EGZAMIN MATURALNY OD ROKU SZKOLNEGO 2014/2015 MATEMATYKA POZIOM ROZSZERZONY ROZWIĄZANIA ZADAŃ I SCHEMATY PUNKTOWANIA (A1, A2, A3, A4, A6, A7)

Translacja jako operacja symetrii. Wybór komórki elementarnej wg A. Bravais, połowa XIX wieku wybieramy komórkę. Symetria sieci translacyjnej

Definicje. r r r r. Struktura kryształu. Sieć Bravais go. Baza

Całki niewłaściwe. Rozdział Wprowadzenie Całki niewłaściwe I rodzaju

Niewymierność i przestępność Materiały do warsztatów na WWW6

Struktura elektronowa powierzchni. Z. Postawa, "Fizyka powierzchni i nanostruktury" 1. Inne metody wytwarzania cienkich warstw

Macierz. Wyznacznik macierzy. Układ równań liniowych

Wyk lad 1 Podstawowe wiadomości o macierzach

Całkowanie. dx d) x 3 x+ 4 x. + x4 big)dx g) e x 4 3 x +a x b x. dx k) 2x ; x 0. 2x 2 ; x 1. (x 2 +3) 6 j) 6x 2. x 3 +3 dx k) xe x2 dx l) 6 1 x dx

Pasmo walencyjne Pasmo odszczepione spin orbitalnie Δ Fizyka Materii Skondensowanej Metale i półprzewodniki. Dynamika elektronów w krysztale

Praca, potencjał i pojemność

Wymagania edukacyjne matematyka klasa 2b, 2c, 2e zakres podstawowy rok szkolny 2015/ Sumy algebraiczne

Kombinowanie o nieskończoności. 4. Jak zmierzyć?

Fizyka Ciała Stałego. Struktura krystaliczna. Struktura amorficzna

Wprowadzenie: Do czego służą wektory?

PODSTAWY ALGEBRY MACIERZY. Operacje na macierzach

MATURA 2014 z WSiP. Zasady oceniania zadań

III. Rachunek całkowy funkcji jednej zmiennej.

KONKURS MATEMATYCZNY dla uczniów gimnazjów w roku szkolnym 2012/13. Propozycja punktowania rozwiązań zadań

( ) Lista 2 / Granica i ciągłość funkcji ( z przykładowymi rozwiązaniami)

a a a b M. Przybycień Matematyczne Metody Fizyki I

PRÓBNA MATURA Z MATEMATYKI Z OPERONEM LISTOPAD ,0. 3x 6 6 3x 6 6,

Wykład V Wiązanie kowalencyjne. Półprzewodniki

Pierwiastek z liczby zespolonej

Oznaczenia: K wymagania konieczne; P wymagania podstawowe; R wymagania rozszerzające; D wymagania dopełniające; W wymagania wykraczające

Wszystkim życzę Wesołych Świąt :-)

Wymagania na ocenę dopuszczającą z matematyki klasa II Matematyka - Babiański, Chańko-Nowa Era nr prog. DKOS /02

Układy skorelowanych elektronów o róŝnej wymiarowości z uwzględnieniem optymalizacji jednocząstkowej funkcji falowej

Transkrypt:

013 06 0 Fizyk Mterii Skondensownej Równnie kp. LCAO. Wydził Fizyki UW Jcek.Szczytko@fuw.edu.pl Projekt: POKL 04.01.01 00 100/10 00 "Chemi, fizyk biologi n potrzeby społeczeństw XXI wieku: nowe mkrokierunki studiów I, II i III stopni" 013 06 0 Potencjł periodyczny Twierdzenie Bloch E( n, k ) E( n, k G) k E( n 1, k ) m ( k G) E( k G) m Struktur psmow dl gzu elektronów swobodnych w sieci regulrnej prostej (stł sieci ), wierzchołki prbol mją wskźniki G hg [hkl]= 000, 100,100, 00, 00, 1 kg l g3 gi 013 06 0 3 i k Potencjł periodyczny Twierdzenie Bloch E( n, k ) E( n, k G) k E( n 1, k ) m ( k G) E( k G) m G hg 1 kg l g3 gi Struktur psmow dl gzu elektronów swobodnych w sieci regulrnej prostej (stł sieci ), wierzchołki prbol mją wskźniki [hkl]= 000, 100,100, 00, 00, 010,010,001,001, 013 06 0 4 i k 1

013 06 0 Potencjł periodyczny Twierdzenie Bloch E( n, k ) E( n, k G) k E( n 1, k ) m ( k G) E( k G) m G hg 1 kg l g3 Struktur psmow dl gzu elektronów swobodnych w sieci regulrnej prostej (stł sieci ), wierzchołki prbol mją wskźniki [hkl]= 000, 100,100, 00, 00, 010,010,001,001, 110,101,110,101,101,110,101,110 k W pustej przestrzeni? gi 013 06 0 5 i Potencjł periodyczny Twierdzenie Bloch Co z tą pustą przestrzenią? Przyjmijmy, że w węzłch sieci znjduje się mły potencjł V ( ) V0 cos mły potencjł (rozwżymy przypdek jednowymirowy) Jk wygląd wpływ słbego potencjłu n energie n grnicy strefy Brillouin? i i igr V0 V ( r ) V ( r R) V e e e G G k hkl = 000, 100,100, 00, 00, k 013 06 0 6 Potencjł periodyczny Twierdzenie Bloch Opis stnów elektronowych n grnicy strefy Brillouin wymg superpozycji co njmniej dwóch fl płskich. Dl znikjącego (le niezerowego) potencjłu flmi tymi są: G i ( ) ~ e 1, k G G i i ~ e e G G i i ~ e e G i G G i ( ) ~ e e, k k now współrzędn ~ cos gęstość prwdopodobieństw cos ~ sin gęstość prwdopodobieństw sin Rozwiąznie odpowid dwóm flom o tej smej długości: Potencjł periodyczny Twierdzenie Bloch Opis stnów elektronowych n grnicy strefy Brillouin wymg superpozycji co njmniej dwóch fl płskich. Dl znikjącego (le niezerowego) potencjłu flmi tymi są: G i ( ) ~ e 1, k G G i i ~ e e G G i i ~ e e G i G G i ( ) ~ e e, k k now współrzędn ~ cos gęstość prwdopodobieństw cos ~ sin gęstość prwdopodobieństw sin Rozwiąznie odpowid dwóm flom o tej smej długości: 013 06 0 7 013 06 0 8

013 06 0 Potencjł periodyczny Potencjł periodyczny Twierdzenie Bloch Pojwi się przerw energetyczn n grnicy strefy Brillouin Ptrz H.Ibch, H. Luth Fizyk Cił Stłego. now współrzędn Twierdzenie Bloch Pojwi się przerw energetyczn n grnicy strefy Brillouin now współrzędn 1 G G E m0 m0 G G 4V m0 m0 k cos sin Rozwiąznie odpowid dwóm flom o tej smej długości: 4 6 8 k cos sin 013 06 0 9 013 06 0 10 Potencjł periodyczny Potencjł periodyczny Twierdzenie Bloch Pojwi się przerw energetyczn n grnicy strefy Brillouin now współrzędn Twierdzenie Bloch Pojwi się przerw energetyczn n grnicy strefy Brillouin now współrzędn 4 6 8 k cos sin 4 6 psmo psmo psmo 8 k cos sin 013 06 0 11 013 06 0 1 3

013 06 0 Potencjł periodyczny Twierdzenie Bloch Poniewż funkcj Bloch przesunięt o wektor sieci odwrotnej nie zmieni się to wygodnie jest przedstwić wyniki tylko w I szej strefie Brillouin. Trzeb wówczs numerowć psm energetyczne. Stn elektronu w ciele stłym zdny jest przez wektor flowy z I szej strefy, numer psm orz rzut spinu. T. Stcewicz & A. Witowski Model cisnego wiązni (LCAO) Budujemy krysztł z tomów bzą są jednoelektronowe funkcje flowe elektronów znjdujących się n poziomch swobodnych tomów rozmieszczonych w węzłch sieć krystlicznej : Oddziływnie z włsnym tomem Δ ty stn Atom w położeniu Δ gdzie mł poprwk od potencjłu pochodzącego od wszystkich pozostłych tomów: 013 06 0 13 013 06 0 14 Model cisnego wiązni (LCAO) Budujemy krysztł z tomów bzą są jednoelektronowe funkcje flowe elektronów znjdujących się n poziomch swobodnych tomów rozmieszczonych w węzłch sieć krystlicznej : Oddziływnie z włsnym tomem Δ ty stn Atom w położeniu LCAO (liner combintion of tomic orbitls) dość dobrze opisuje psm elektronowe powstłe n bzie wewnętrznych powłok elektronowych tomu (wlencyjne). Metod mniej dokłdn dl elektronów przewodnictw. Model cisnego wiązni ndje się np. do opisu psm metli przejściowych czy psm wlencyjnych krysztłów kowlencyjnych. Δ 013 06 0 15 Model cisnego wiązni (LCAO) Przybliżone rozwiąznie w postci funkcji Bloch: Φ, ep Sprwdzić: Φ, Φ, Φ, ep Φ, Energie wyznczmy metodą wricyjną: Φ, Φ, Φ, Φ, Wyrżenie Φ, Φ, ep, łtwo uprościć zkłdjąc młe nkrywnie się funkcji flowych dl Φ, Φ, 013 06 0 16 4

013 06 0 Model cisnego wiązni (LCAO) Przybliżone rozwiąznie w postci funkcji Bloch: Model cisnego wiązni (LCAO) Przybliżone rozwiąznie w postci funkcji Bloch: Φ, ep Φ, ep Sprwdzić: Φ, Φ, Sprwdzić: Φ, Φ, Φ, ep Φ, Φ, ep Φ, Energie wyznczmy metodą wricyjną: Energie wyznczmy metodą wricyjną: Φ, Φ, Φ, Φ, Φ, Φ, Φ, Φ, 1 Φ, Φ, 1 Φ, Φ, Ogrniczymy się tylko do njbliższych sąsidów ep ep,, Ogrniczymy się tylko do wyrzów digonlnych w członie z 013 06 0 17 013 06 0 18 Model cisnego wiązni (LCAO) 1 Φ, Φ, ep, Ogrniczymy się tylko do njbliższych sąsidów Ogrniczymy się tylko do wyrzów digonlnych w członie z Jeśli funkcje są sferycznie symetryczne (stny ), to cłki nkrywni zleżą od odległości pomiędzy poszczególnymi węzłmi: ep Model cisnego wiązni (LCAO) Jeśli funkcje są sferycznie symetryczne (stny ), to cłki nkrywni zleżą od odległości pomiędzy poszczególnymi węzłmi: ep Wynik sumowni zleży od struktury, dl której wykonujemy rchunki Dl struktury :, 0,0 ; 0,, 0 ; 0,0, ; cos cos cos Dl struktury : 8 cos Dl struktury : 4 cos cos cos cos.. Ogrniczymy się tylko do njbliższych sąsidów 013 06 0 19 013 06 0 0 5

Model cisnego wiązni (LCAO) Dl struktury :, 0,0 ; 0,, 0 ; 0,0, ; cos cos cos 013 06 0 1 Model cisnego wiązni (LCAO) Dl struktury :, 0,0 ; 0,, 0 ; 0,0, ; cos cos cos 013 06 0 013 06 0 6 H. Ibch, H. Lüth, Solid Stte Physics H. Ibch, H. Lüth, Solid Stte Physics Model cisnego wiązni (LCAO) Dl struktury :, 0,0 ; 0,, 0 ; 0,0, ; cos cos cos Kunz, A.B.: Phys. Rev. B6, 056 (198) 013 06 0 3 013 06 0 4

013 06 0 Równnie kp ms efektywn,, Wektor nie jest pędem (opertor pędu ),,, Funkcj Bloch w równniu Schrödinger: Δ, Δ,,, Po wstwieniu do równni uproszczeniu przez dostjemy równnie n, : Δ, Równnie Schrodinger n obwiednię, :,,, Równnie kp ms efektywn Równnie Schrodinger n obwiednię, :,, Jest to tzw. równnie wykorzystywne do obliczeń energii i funkcji flowych wokół pewnego znnego rozwiązni dl. Pełny hmiltonin,,, Zburzenie: Funkcję, orz energię znjdujemy w rchunku zburzeń 013 06 0 5 013 06 0 6 Równnie kp ms efektywn Blisko leżące psm Równnie kp ms efektywn Rozwijmy Dl wokół punktu ekstremlnego, np. 0: 0 0 0,,,, Liniowe w 0 W ekstremum człony liniowe znikją Rozwijmy wokół punktu ekstremlnego, np. 0: Lndolt Boernstein 0 1 013 06 0 7 013 06 0 8 7

013 06 0 Równnie kp ms efektywn 0 1 Wprowdzmty tzw. tensor odwrotności msy efektywnej: 1,,,, 0 0 Tensor jest symetryczny ( ). Jeśli ekstremum energii jest w punkcie (k=0) to powierzchni stłej energii jest elipsoidą w przestrzeni, któr po sprowdzeniu do osi głównych m postć: 0 Gdzie to msy efektywne w kierunku osi głównych. Równnie kp ms efektywn Energi E n (k) wokół ekstremum dl krysztłu jednoosiowego (np. GN): Dl krysztłu kubicznego: 0 0 tzw. psmo sferyczne W pobliżu ekstremum (np. punkt (k=0)) możemy ogrniczyć się do przybliżeni prbolicznego psmo prbloczne. W ogólności w zleżności energii od wektor flowego występują człony wyższego rzędu, które zostły zniedbne (wyższe rzędy rchunku zburzeń). W ogólności energi elektronu jest funkcją skłdowych wektor flowego k=(k 1,k,k 3 ). Powierzchni stłej energii w ogólnym przypdku może mieć skomplikowny chrkter, jej ksztłt zleży od wszystkich psm. Bdnie tensor msy efektywnej to jeden z głównych problemów fizyki cił stłego. 013 06 0 9 013 06 0 30 Równnie kp ms efektywn Energi E n (k) wokół ekstremum Psmo nieprboliczne Psmo niesferyczne Równnie kp ms efektywn Struktur psmow cił stłych Przykłdy: R. Stępniewski 013 06 0 31 D. Wsik. 013 06 0 3 8

013 06 0 Rozwijmy ekstremlnego, np. 0: 0 wokół punktu Jeśli nsz krysztł m skończone rozmiry zbiór wektorów k jest skończony (choć olbrzymi!), np. możemy przyjąć periodyczne wrunki brzegowe i wtedy: Wrunki Born Krmn Skończone rozmiry krysztłu L, L y, L z Ψ postć funkcji Bloch Ψ( + L,y,z) = Ψ(, y + L y,z) = Ψ(, y, z + L z ) e e e ikl ik yly ikzlz 1 1 1 Ilość stnów n jednostkę energii (zleży od ilości wymirów) 4 ni ki 0,,,..., L L L i i i k y k 013 06 0 33 Ilość stnów w objętości 1 L L L y z V 3 L y 013 06 0 L 34 Jeśli nsz krysztł m skończone rozmiry zbiór wektorów k jest skończony (choć olbrzymi!), np. możemy przyjąć periodyczne wrunki brzegowe i wtedy: Wrunki Born Krmn Skończone rozmiry krysztłu L, L y, L z Ψ postć funkcji Bloch Ψ( + L,y,z) = Ψ(, y + L y,z) = Ψ(, y, z + L z ) e e e ikl ik yly ikzlz 1 1 1 Ilość stnów w objętości 4 ni ki 0,,,..., L L L 1 L L L y Ilość stnów n jednostkę energii (zleży od ilości wymirów) i z i V 3 013 06 0 L 35 i L y k y k Ilość stnów n jednostkę energii (zleży od ilości wymirów) w przestrzeni o wymirch (w jednostkowej objętości) 1 Przypdek 3D 1 4 Dl psm sferycznego i prbolicznego: 1 1 / / L y kul Fermiego T=0 K 013 06 0 36 k y k 9

013 06 0 3D Ilość stnów n jednostkę energii (zleży od ilości wymirów) w przestrzeni o wymirch (w jednostkowej objętości) 1 Przypdek 3D 1 1 4 0.8 Dl psm sferycznego i prbolicznego: 1 1 / / Gestosc stnów 0.6 0.4 0. 0-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 Energi (ev) D Wewnątrz studni:, sin 9 013 06 0 37 013 06 0 38 D D 1 dl psm sferycznego i prbolicznego: funkcj schodkow Heviside D,,,, ep ep,, ep, Mrc Bldo MIT OpenCourseWre Publiction My 011 013 06 0 39 013 06 0 40 10

013 06 0 D 1D 1D 1 dl psm sferycznego i prbolicznego:,,, J. Szczytko, et l. Phys. Rev. Lett. 93, 137401 (004) 013 06 0 41 013 06 0 4 Mrc Bldo MIT OpenCourseWre Publiction My 011 0D 0D Dl IZOLOWANEJ kropki Δ 0, Δ Złóżmy, że czs życi stnu o energii jest równy, złożymy też znik wykłdniczy podsumownie ep, 0 A ep Trnsformt Fourrier, 0 1 Profil Lorentz 1 Mrc Bldo MIT OpenCourseWre Publiction My 011 Mrc Bldo MIT OpenCourseWre Publiction My 011 013 06 0 43 013 06 0 44 11

013 06 0 w przestrzeni energii: Mmy: Stąd: Czyli obszry, w których 1 0dją istotny wkłd do gęstości stnów. Są to tzw. osobliwości vn Hove [L. Vn Hove, Physicl Review 89, 1189 (1953)] Punkty osobliwe w 3D (vn Hove): H. Ibch, H. Lüth, Solid Stte Physics 013 06 0 45 013 06 0 46 Punkty osobliwe w D: Punkty osobliwe w 1D: minimum punkt siodłowy mksimum minimum mksimum ln 1 013 06 0 47 013 06 0 48 1

013 06 0 Widmo fononów orz gęstość stnów fononowych w dimencie H. Ibch, H. Lüth, Solid Stte Physics Michł Bj 013 06 0 49 Michł Bj 013 06 0 50 m sens niezleżnie od tego, czy mmy do czynieni z krysztłem, czy np. z ciłem morficznym. Opis stnów z pomocą wektor flowego ( więc tkże ) m jednk sens wyłącznie w przypdku istnieni symetrii trnslcyjnej hmiltoninu (krysztł). Gęstoś stnów D grfen Liniow zleżność dyspersyjn w grfenie: Metod cisnego wiązni przy uwzględnieniu odziływni z njbliższymi sąsidmi [P. R. Wllce, The Bnd Theory of Grphite, Physicl Review 71, 6 (1947).] dje : 14cos 4cos cos 3 H. Ibch, H. Lüth, Solid Stte Physics Michł Bj 013 06 0 51 013 06 0 5 13

013 06 0 Gęstoś stnów D grfen Liniow zleżność dyspersyjn w grfenie: Metod cisnego wiązni przy uwzględnieniu odziływni z njbliższymi sąsidmi [P. R. Wllce, The Bnd Theory of Grphite, Physicl Review 71, 6 (1947).] dje : 14cos 4cos cos 3 Gęstoś stnów D grfen Liniow zleżność dyspersyjn w grfenie: Metod cisnego wiązni przy uwzględnieniu odziływni z njbliższymi sąsidmi [P. R. Wllce, The Bnd Theory of Grphite, Physicl Review 71, 6 (1947).] dje : 14cos 4cos cos 3 013 06 0 53 013 06 0 54 Gęstoś stnów D grfen Liniow zleżność dyspersyjn w grfenie: Metod cisnego wiązni przy uwzględnieniu odziływni z njbliższymi sąsidmi [P. R. Wllce, The Bnd Theory of Grphite, Physicl Review 71, 6 (1947).] dje : 14cos 4cos cos 3 Liczb stnów w objętości : Metod cisnego wiązni wnioski W rmch metody cisnego wiązni powstwnie psm wyjśnimy jko efekt wzjemnego oddziływni stnów tomowych poszczególnych tomów tworzących ciło stłe. Stny tomowe klsyfikujemy jko nleżące do odpowiednich powłok: H. Ibch, H. Lüth, Solid Stte Physics Jeśli w krysztle mkroskopowym mmy N komórek elementrnych, to kżdemu stnowi tomowemu, odpowid N lub N miejsc n elektrony odpowiednio: bez uwzględnieni spinu lub z uwzględnieniem spinu W tkim rzie, jeśli uwzględnić spin, to w kżdym pśmie jest N miejsc n elektrony 013 06 0 55 013 06 0 56 14

013 06 0 Metod cisnego wiązni wnioski W rmch metody cisnego wiązni powstwnie psm wyjśnimy jko efekt wzjemnego oddziływni stnów tomowych poszczególnych tomów tworzących ciło stłe. Stny tomowe klsyfikujemy jko nleżące do odpowiednich powłok: Metod cisnego wiązni wnioski C, Si, Ge Be H. Ibch, H. Lüth, Solid Stte Physics Nieprzyst liczb elektronów n komórkę (metl) Przyst liczb elektronów n komórkę (niemetl) Przyst liczb elektronów n komórkę le przekrywjące się psm (metle II grupy, np. Be sljd wcześniej!) H. Ibch, H. Lüth, Solid Stte Physics 013 06 0 57 013 06 0 58 Metod cisnego wiązni wnioski W rmch metody cisnego wiązni powstwnie psm wyjśnimy jko efekt wzjemnego oddziływni stnów tomowych poszczególnych tomów tworzących ciło stłe. Stny tomowe klsyfikujemy jko nleżące do odpowiednich powłok. Metod cisnego wiązni wnioski Stny się mieszją przykłdem może być np. hybrydyzcj stnów tworzących wiązni w krysztłch kowlencyjnych, domieszki stnów d do psm p itp. mówiąc o stnch (psmch) o symetrii s, p, d etc. mmy n myśli włsności trnsformcyjne pod dziłniem opercji grupy symetrii punktowej krysztłu stny te trnsformują się tk jk odpowiednie stny tomowe degenercje stnów określone są przez wymir nieprzywiedlnych reprezentcji odpowiedniej grupy wektor flowego i są niższe niż stnów tomowych (rozszczepieni stnów tomowych z powodu obniżeni symetrii) stny mją oczywiście inne energie niż odpowiednie stny tomowe, z których się wywodzą i ich kolejność w skli energii może być inn Michł Bj 013 06 0 59 Michł Bj 013 06 0 60 15

013 06 0 Powierzchnie Fermiego metli Powierzchnie Fermiego metli Ashcroft, Mermin 013 06 0 61 http://physics.unl.edu/tsymbl/teching/ssp 97/Section%010_Metls Electron_dynmics_nd_Fermi_surfces.pdf 013 06 0 6 Metod cisnego wiązni wnioski Metod cisnego wiązni wnioski Michł Bj 013 06 0 63 013 06 0 64 16

013 06 0 Metod cisnego wiązni wnioski Metod cisnego wiązni wnioski Szmulowicz, F., Segll, B.: Phys. Rev. B1, 568 (1980). Michł Bj Szmulowicz, F., Segll, B.: Phys. Rev. B1, 568 (1980). prwie jk dl elektronów swobodnych Michł Bj 013 06 0 65 013 06 0 66 Metod cisnego wiązni wnioski Cu: [1s s p 6 3s 3p 6 ] 3d 10 4s 1 [Ar] 3d 10 4s 1 Ni: [1s s p 6 3s 3p 6 ] 3d 9 4s 1 [Ar] 3d 9 4s 1 uporządkownie ferromgnetyczne, rozszczepienie wymienne, różne energie stnów z różnym spinem, dwie różne gęstości stnów dl spinu i Psmo d Michł Bj 013 06 0 67 013 06 0 68 17

013 06 0 Półprzewodniki Półprzewodniki grupy IV (Si, Ge) struktur dimentu Związki półprzewodnikowe AIIIBV (np. GAs, GN) i AIIBVI (np. ZnTe, CdSe) struktur blendy cynkowej lub wurcytu Związki półprzewodnikowe AIVBVI (np. SnTe, PbSe) struktur NCl Półprzewodniki Półprzewodniki grupy IV (Si, Ge) struktur dimentu Związki półprzewodnikowe AIIIBV (np. GAs, GN) i AIIBVI (np. ZnTe, CdSe) struktur blendy cynkowej lub wurcytu Związki półprzewodnikowe AIVBVI (np. SnTe, PbSe) struktur NCl Si Przerw energetyczn skośn, Eg = 1,1 ev Minimum psm przewodnictw n kierunku Δ, powierzchnie stłej energii elipsoidy obrotowe (6 sztuk), m =0,9 m0, m=0,19 m0, Mksimum psm wlencyjnego w punkcie Γ, mlh=0,153 m0, mhh=0,537 m0, mso=0,34 m0, Δso= 0,043 ev Ge Przerw energetyczn skośn, Eg = 0,66 ev Mksimum psm wlencyjnego w punkcie Γ, mlh=0,04 m0, mhh=0,3 m0, mso=0,09 m0, Δso= 0,9 ev Minimum psm przewodnictw w punkcie L, powierzchnie stłej energii elipsoidy obrotowe (8 połówek), m =1,6 m0, m=0,08 m0, 013 06 0 69 013 06 0 70 Półprzewodniki Półprzewodniki grupy IV (Si, Ge) struktur dimentu Związki półprzewodnikowe AIIIBV (np. GAs, GN) i AIIBVI (np. ZnTe, CdSe) struktur blendy cynkowej lub wurcytu Związki półprzewodnikowe AIVBVI (np. SnTe, PbSe) struktur NCl Półprzewodniki Półprzewodniki grupy IV (Si, Ge) struktur dimentu Związki półprzewodnikowe AIIIBV (np. GAs, GN) i AIIBVI (np. ZnTe, CdSe) struktur blendy cynkowej lub wurcytu Związki półprzewodnikowe AIVBVI (np. SnTe, PbSe) struktur NCl GAs Przerw energetyczn prost, Eg = 1,4 ev Mksimum psm wlencyjnego w punkcie Γ, mlh=0,076 m0, mhh=0,5 m0, mso=0,145 m0, Δso= 0,34 ev Minimum psm przewodnictw w punkcie Γ, powierzchnie stłej energii sfery, mc=0,065 m0 Sn Struktur dimentu Zerow przerw energetyczn, Eg = 0 ev (tzw. odwrócon struktur) Mksimum psm wlencyjnego w punkcie Γ, mv=0,195 m0, mv=0,058 m0, Δso=0,8 ev Minimum psm przewodnictw w punkcie Γ, powierzchnie stłej energii sfery, mc=0,04 m0 013 06 0 71 013 06 0 7 18

013 06 0 Półprzewodniki Półprzewodniki grupy IV (Si, Ge) struktur dimentu Związki półprzewodnikowe AIIIBV (np. GAs, GN) i AIIBVI (np. ZnTe, CdSe) struktur blendy cynkowej lub wurcytu Związki półprzewodnikowe AIVBVI (np. SnTe, PbSe) struktur NCl Spektroskopi fotoemisyjn prc wyjści brier potencjłu PbSe Przerw energetyczn prost w punkcie L, Eg = 0,8 ev Mksimum psm wlencyjnego w punkcie L, powierzchnie stłej energii elipsoidy obrotowe, m =0,068 m0, m=0,034 m0, Minimum psm przewodnictw w punkcie L, powierzchnie stłej energii elipsoidy obrotowe, m =0,07 m0, m=0,04 m0, H. Ibch, H. Lüth, Solid Stte Physics 013 06 0 73 013 06 0 74 Spektroskopi fotoemisyjn prc wyjści brier potencjłu Spektroskopi fotoemisyjn Struktur psmow cił stłych Wyzncznie struktury psmowej H. Ibch, H. Lüth, Solid Stte Physics Phys. Rev. B 71, 161403 (005) http://www.physics.berkeley.edu/reserch/lnzr/reserch/grphite.html 013 06 0 75 013 06 0 76 19

013 06 0 Spektroskopi fotoemisyjn Struktur psmow cił stłych Wyzncznie struktury psmowej Heterostruktury półprzewodnikowe Phys. Rev. B 71, 161403 (005) http://www.physics.berkeley.edu/reserch/lnzr/reserch/grphite.html 013 06 0 77 013 06 0 78 Heterostruktury półprzewodnikowe Bndgp engineering Vlence bnd offset Investigtion of high ntimony content gllium rsenic nitride gllium rsenic ntimonide heterostructures for long wvelength ppliction http://en.wikipedi.org/wiki/heterojunction Vlence bnd offset: (powinowctwo) Su Hui Wei, Computtionl Mterils Science, 30, 337 348 (004) 013 06 0 79 013 06 0 80 0

013 06 0 Bndgp engineering Vlence bnd offset Bndgp engineering Vlence bnd offset Wlukiewicz Physic B 30 303 (001) 13 134 013 06 0 81 013 06 0 8 Bndgp engineering Bndgp engineering W jki sposób możemy zmienić strukturę psmową heterostruktury: wybierjąc mterił (np. GAs/AlAs) kontrolując skłd kontrolując nprężenie Prwo Vegrd: określ stłą sieci stopu dwóch krysztłów binrnych A i B (np. GAs i GP lbo GN i AlN) 1 prwo empiryczne W jki sposób możemy zmienić strukturę psmową heterostruktury: wybierjąc mterił kontrolując skłd kontrolując nprężenie Prwo Vegrd: dot. przerwy energetycznej stopu binrnego : 1 1 b tzw. bowing przerwy energetycznej Z Dridi et l. Semicond. Sci. Technol. 18 No 9 (September 003)850 856 013 06 0 83 013 06 0 84 1

013 06 0 Bndgp engineering W jki sposób możemy zmienić strukturę psmową heterostruktury: wybierjąc mterił kontrolując skłd kontrolując nprężenie Vlence bnd offset Heterostruktury półprzewodnikowe Quternry compounds Thin Solid Films 433 (003) 6 013 06 0 85 013 06 0 86 Heterostruktury półprzewodnikowe Quinternry compounds Bndgp engineering W jki sposób możemy zmienić strukturę psmową heterostruktury: wybierjąc mterił (np. GAs/AlAs) kontrolując skłd kontrolując nprężenie http://bet.globlspec.com/reference/45139/0379/chpter iiiopticl properties http://bet.globlspec.com/reference/45139/0379/chpter iiiopticl properties Quinternry brriers push room temperture opertion of GSb bsed type I lsers further into mid infrred 013 06 0 87 013 06 0 88