第二章作业

发布 2020-02-19 21:03:28 阅读 6868

1.由同种元素原子构成的二维晶体结构如图所示。

1) 试写出正格子原基矢和倒格子基矢表达式;

2) 画出第一布里渊区并给出其面积表达式。

y a45度 oxa

2.晶格常数为a的一维晶格,导带极小值附近能量和价带极大值附近能量分别为。

和-m为电子的惯性质量。试求:

1) 禁带宽度;2)导带底电子有效质量;3)价带顶电子有效质量;

3.某种二维晶体由如图所示的六角形原子环组成。已知所有原子都属于同种元素且邻近原子间距均为a.

1) 画出两种不同形状的原胞并指出每个原胞中包含的原子数;

2) 画出布拉伐格子并写出原基矢量表达式;

3) 画出倒格子和第一布里渊区并求出第一布里渊区面积。

4.由ab两种元素的原子组成的二维晶体,其原子排列如图所示。

1) 画出布拉伐格子;

2) 画出单胞和原胞并指出每个单胞和原胞中包含的格点数和原子数。bab

a5.钡钛矿结构的原子排列如图所示。 在立方体的顶角上是钡(ba), 钛(ti)位于体心, 面心上是氧(o).

1) 画出布拉伐格子;

2) 指出每个原胞中包含的原子数;

3) 在直角坐标系下,写出原基矢和倒基矢表达式。bao

tia6.在一维情况下。

1) 利用周期性边界条件证明:表示独立状态的k值数目等于晶体的原胞数n;

2) 设电子的能量为,并考虑电子的两种自旋取向,试给出状态密度。

n(e)的表达式。

7.设导带底的电子有效质量倒数张量可表示为如下形式。

试求出导带底附近的能量谱(e~k关系式)和有效值量张量。

8.一个晶格常数为a的一维晶体,其电子能量e与波矢k的关系为。

e2>e1)。

设一个电子最初在能带底,受到与时间无关的电场ε作用,最后到达由k=π/2a标志的状态,试讨论电子在真实空间中位置的变化。

9.一维周期势场中电子波函数应满足布洛赫定理。若晶格常数为a,电子波函数分别为。

和 试求电子在这些状态中的波矢k,并回答所确定的波矢值是否是唯一的,为什么?

10.有一薄层晶体样品,其长、宽、厚分别为lx、ly和lz,且lz〈〈lx,ly。样品中的电子可被认为在一势阱中运动,其能量谱值为。

其中。试分析能量谱值分布的特点,求出电子的状态密度g(e)并画出g(e)~~e关系图。

11.应用布洛赫定理证明,晶体中电子能量在空间具有平移对称性:

式中,为任一倒格矢。

12.应用布洛赫定理证明,晶体中电子的能量具有反演对称性,即:

13.如果晶体中电子能量为。

试求能量在之间的状态数和能量状态密度。

14.已知硅的导带极小值在布里渊区中沿[100]轴的六个对称位置上。在回旋共振实验中,如果磁场分别在[001]、[111]和[110]方向以及在平面内任意方向上,试说明每种情况下。

有几个共振吸收峰,并指出与它们对应的回旋共振有效质量各为多少?

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