能帶結(jié)構(gòu)，三體系的能帶結(jié)構(gòu)能反應(yīng)什么問題

來源：整理時(shí)間：2024-11-19 20:17:12 編輯：智能門戶手機(jī)版

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1，三體系的能帶結(jié)構(gòu)能反應(yīng)什么問題
2，有關(guān)能帶結(jié)構(gòu)問題怎么重疊的能帶什么形狀是不是球殼形的
3，什么是固體能帶理論
4，半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)求助
5，能帶結(jié)構(gòu)的程序
6，簡(jiǎn)述能帶理論

1，三體系的能帶結(jié)構(gòu)能反應(yīng)什么問題

抗震等級(jí)一、二、三的建筑，四級(jí)抗震和非抗震建筑不需要使用帶E鋼筋。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第11.2.3和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.9.2.2.2的強(qiáng)制性條文，抗震等級(jí)一、二、三級(jí)的框架和斜撐構(gòu)件（含）梯段，其縱向受力鋼筋采用普通鋼筋時(shí)，鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的比值不應(yīng)小于1.25；鋼筋屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)大于1.30；鋼筋在最大拉力下的總伸長(zhǎng)率實(shí)測(cè)值不應(yīng)小于9%。滿足此3個(gè)指標(biāo)的鋼筋是牌號(hào)帶“E”鋼筋，其他鋼筋不太可能滿足此條件或經(jīng)試驗(yàn)確定。剪力墻(shear wall)又稱抗風(fēng)墻、抗震墻或結(jié)構(gòu)墻。房屋或構(gòu)筑物中主要承受風(fēng)荷載或地震作用引起的水平荷載和豎向荷載（重力）的墻體，防止結(jié)構(gòu)剪切（受剪）破壞。它分平面剪力墻和筒體剪力墻。平面剪力墻用于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、升板結(jié)構(gòu)、無梁樓蓋體系中。為增加結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度及抗倒塌能力，在某些部位可現(xiàn)澆或預(yù)制裝配鋼筋混凝土剪力墻?，F(xiàn)澆剪力墻與周邊梁、柱同時(shí)澆筑，整體性好。筒體剪力墻用于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)和懸吊結(jié)構(gòu)中，由電梯間、樓梯間、設(shè)備及輔助用房的間隔墻圍成，筒壁均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體，其剛度和強(qiáng)度較平面剪力墻高可承受較大的水平荷載。

三體系的能帶結(jié)構(gòu)能反應(yīng)什么問題

2，有關(guān)能帶結(jié)構(gòu)問題怎么重疊的能帶什么形狀是不是球殼形的

能帶理論跟之前的比較具象的電子移動(dòng)的理論根本不同吧，何來“什么形狀”之說？能帶本質(zhì)是能級(jí)的重疊，能級(jí)還有形狀嗎？具體來說：1、內(nèi)部電子應(yīng)該不會(huì)分裂成能帶，因?yàn)槟軒Ю碚撌怯脕斫忉寣?dǎo)電性等物理特性的理論，參與討論的必須是價(jià)電子、以及受激電子，內(nèi)部電子一般不考慮，所以不存在會(huì)不會(huì)分裂成能帶的問題；2、按照理論來說，應(yīng)該是N越大，能帶就越寬，也就是處于成鍵軌道和反鍵軌道的電子越多，但是此事應(yīng)該以事實(shí)為基礎(chǔ)，理論不見得正確，有可能觀察到的現(xiàn)象并不是這樣；3、這個(gè)我不敢確定，硅的1S和2P？這個(gè)不是價(jià)電子啊。硅的3S能帶全滿，3P能帶不滿也不空，硅半導(dǎo)體的禁帶能量不大，電子可從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶。至于1S和2P的能級(jí)分裂，恕在下無能為力；4、兩個(gè)硅原子？能帶理論針對(duì)的是大量的原子，只有大量原子的軌道重疊才能形成類似一條連續(xù)的能量帶一樣的“能帶”，討論兩個(gè)硅原子似乎沒什么意義，不過大約就是金屬分子軌道理論里一樣，軌道簡(jiǎn)并就好，但是應(yīng)該不能稱為“能帶”。5、老實(shí)說，不知道。主要是不明白跟內(nèi)層電子有什么聯(lián)系……對(duì)于這個(gè)理論我也實(shí)在一知半解，這種問題其實(shí)我覺得應(yīng)該問問化學(xué)院的老師們（如果你是學(xué)生，不過我估計(jì)老師們也可能會(huì)有不同的見解），或者查查歷史上相關(guān)實(shí)驗(yàn)和資料的文檔。

雖然我很聰明，但這么說真的難到我了

有關(guān)能帶結(jié)構(gòu)問題怎么重疊的能帶什么形狀是不是球殼形的

3，什么是固體能帶理論

能帶理論是用量子力學(xué)的方法研究固體內(nèi)部電子運(yùn)動(dòng)的理論。是于20世紀(jì)初期，在量子力學(xué)確立以后發(fā)展起來的一種近似理論。它曾經(jīng)定性地闡明了晶體中電子運(yùn)動(dòng)的普遍特點(diǎn)，并進(jìn)而說明了導(dǎo)體與絕緣體、半導(dǎo)體的區(qū)別所在，解釋了晶體中電子的平均自由程問題。自20世紀(jì)六十年代，電子計(jì)算機(jī)得到廣泛應(yīng)用以后，使用電子計(jì)算機(jī)依據(jù)第一原理做復(fù)雜能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算成為可能（不過仍然非常耗時(shí)，一次典型的能帶結(jié)構(gòu)自洽計(jì)算在普通工作站上往往需要花幾個(gè)小時(shí)甚至一周多的時(shí)間才能完成）。能帶理論由定性發(fā)展為一門定量的精確科學(xué)。固體材料的能帶結(jié)構(gòu)由多條能帶組成，能帶分為傳導(dǎo)帶（簡(jiǎn)稱導(dǎo)帶）、價(jià)電帶（簡(jiǎn)稱價(jià)帶）和禁帶等，導(dǎo)帶和價(jià)帶間的空隙稱為能隙（即右邊第二副圖中所示的Eg）。能帶結(jié)構(gòu)可以解釋固體中導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體三大類區(qū)別的由來。材料的導(dǎo)電性是由“傳導(dǎo)帶”中含有的電子數(shù)量決定。當(dāng)電子從“價(jià)帶”獲得能量而跳躍至“傳導(dǎo)帶”時(shí)，電子就可以在帶間任意移動(dòng)而導(dǎo)電。一般常見的金屬材料，因?yàn)槠鋫鲗?dǎo)帶與價(jià)帶之間的“能隙”非常小，在室溫下電子很容易獲得能量而跳躍至傳導(dǎo)帶而導(dǎo)電，而絕緣材料則因?yàn)槟芟逗艽螅ㄍǔ４笥?電子伏特），電子很難跳躍至傳導(dǎo)帶，所以無法導(dǎo)電。一般半導(dǎo)體材料的能隙約為1至3電子伏特，介于導(dǎo)體和絕緣體之間。因此只要給予適當(dāng)條件的能量激發(fā)，或是改變其能隙之間距，此材料就能導(dǎo)電。

固體的能帶的形成是通過原子之間的相互作用實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)若干個(gè)原子相互靠近時(shí)，由于彼此之間的力的作用，原子原有能級(jí)發(fā)生分裂，由一條變成多條。組成一條能帶的眾多能級(jí)間隔很小，故可近似看成連續(xù)。固體的導(dǎo)電性能由其能帶結(jié)構(gòu)決定。對(duì)一價(jià)金屬，價(jià)帶是未滿帶，故能導(dǎo)電。對(duì)二價(jià)金屬，價(jià)帶是滿帶，但禁帶寬度為零，價(jià)帶與較高的空帶相交疊，滿帶中的電子能占據(jù)空帶，因而也能導(dǎo)電，絕緣體和半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)相似，價(jià)帶為滿帶，價(jià)帶與空帶間存在禁帶。半導(dǎo)體的禁帶寬度從0.1～4電子伏，絕緣體的禁帶寬度從4～7電子伏。在任何溫度下，由于熱運(yùn)動(dòng)，滿帶中的電子總會(huì)有一些具有足夠的能量激發(fā)到空帶中，使之成為導(dǎo)帶。由于絕緣體的禁帶寬度較大，常溫下從滿帶激發(fā)到空帶的電子數(shù)微不足道，宏觀上表現(xiàn)為導(dǎo)電性能差。半導(dǎo)體的禁帶寬度較小，滿帶中的電子只需較小能量就能激發(fā)到空帶中，宏觀上表現(xiàn)為有較大的電導(dǎo)率（見半導(dǎo)體）。

什么是固體能帶理論

4，半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)求助

----------------導(dǎo)帶-----------------價(jià)帶本征半導(dǎo)體帶隙中不存在雜質(zhì)能級(jí)，能帶結(jié)構(gòu)只由導(dǎo)帶和價(jià)帶構(gòu)成

半導(dǎo)體能帶理論分析半導(dǎo)體能帶理論，必須從能級(jí)，能帶，禁帶，價(jià)帶，導(dǎo)帶開始。因此分析如下：能級(jí)（Enegy Level）：在孤立原子中，原子核外的電子按照一定的殼層排列，每一殼層容納一定數(shù)量的電子。每個(gè)殼層上的電子具有分立的能量值，也就是電子按能級(jí)分布。為簡(jiǎn)明起見，在表示能量高低的圖上，用一條條高低不同的水平線表示電子的能級(jí)，此圖稱為電子能級(jí)圖。能帶（Enegy Band）：晶體中大量的原子集合在一起，而且原子之間距離很近，以硅為例，每立方厘米的體積內(nèi)有5×1022個(gè)原子，原子之間的最短距離為0.235nm。致使離原子核較遠(yuǎn)的殼層發(fā)生交疊，殼層交疊使電子不再局限于某個(gè)原子上，有可能轉(zhuǎn)移到相鄰原子的相似殼層上去，也可能從相鄰原子運(yùn)動(dòng)到更遠(yuǎn)的原子殼層上去，這種現(xiàn)象稱為電子的共有化。從而使本來處于同一能量狀態(tài)的電子產(chǎn)生微小的能量差異，與此相對(duì)應(yīng)的能級(jí)擴(kuò)展為能帶。禁帶（Forbidden Band）：允許被電子占據(jù)的能帶稱為允許帶，允許帶之間的范圍是不允許電子占據(jù)的，此范圍稱為禁帶。原子殼層中的內(nèi)層允許帶總是被電子先占滿，然后再占據(jù)能量更高的外面一層的允許帶。被電子占滿的允許帶稱為滿帶，每一個(gè)能級(jí)上都沒有電子的能帶稱為空帶。價(jià)帶（Valence Band）：原子中最外層的電子稱為價(jià)電子，與價(jià)電帶。導(dǎo)帶（Conduction Band）：價(jià)帶以上能量最低的允許帶稱為導(dǎo)帶。導(dǎo)帶的底能級(jí)表示為Ec，價(jià)帶的頂能級(jí)表示為Ev，Ec與Ev之間的能量間隔稱為禁帶Eg。半導(dǎo)體的導(dǎo)電作用是通過帶電粒子的運(yùn)動(dòng)（形成電流）來實(shí)現(xiàn)的，這種電流的載體稱為載流子。半導(dǎo)體中的載流子是帶負(fù)電的電子和帶正電的空穴。對(duì)于不同的材料，禁帶寬度不同，導(dǎo)帶中電子的數(shù)目也不同，從而有不同的導(dǎo)電性。例如，絕緣材料SiO2的Eg約為5.2eV，導(dǎo)帶中電子極少，所以導(dǎo)電性不好，電阻率大于1012Ω·cm。半導(dǎo)體Si的Eg約為1.1eV，導(dǎo)帶中有一定數(shù)目的電子，從而有一定的導(dǎo)電性，電阻率為10-3—1012Ω·cm。金屬的導(dǎo)帶與價(jià)帶有一定程度的重合，Eg=0，價(jià)電子可以在金屬中自由運(yùn)動(dòng)，所以導(dǎo)電性好，電阻率為10-6—10-3Ω·cm。

5，能帶結(jié)構(gòu)的程序

計(jì)算材料的能帶結(jié)構(gòu)即色散曲線E(k)，步驟為（并以計(jì)算fcc結(jié)構(gòu)Al的能帶結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明）：* 根據(jù)特殊k點(diǎn)的走向，選取特殊k點(diǎn)及特殊k點(diǎn)間的分割點(diǎn)數(shù)，準(zhǔn)備好產(chǎn)生k點(diǎn)的輸入文件syml6 !特殊k點(diǎn)的個(gè)數(shù)20 20 20 10 20 !特殊k點(diǎn)間的分割點(diǎn)數(shù)X 0.5 0.0 0.5 !特殊k點(diǎn)的坐標(biāo),相對(duì)于倒格子矢量G 0.0 0.0 0.0L 0.5 0.5 0.5W 0.5 0.25 0.75K 0.375 0.375 0.75G 0.0 0.0 0.0 !下面三行,前三列是正格子基矢,后三列是倒格子基矢0.000000000 1.987500000 1.987500000 -0.251572327 0.251572327 0.2515723271.987500000 0.000000000 1.987500000 0.251572327 -0.251572327 0.2515723271.987500000 1.987500000 0.000000000 0.251572327 0.251572327 -0.251572327-20.0 15.0 !在畫能帶結(jié)構(gòu)時(shí)，每個(gè)特殊k點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的豎線的能量范圍7.068339 !費(fèi)米能級(jí)* 用程序gk.x產(chǎn)生k點(diǎn)，得到KPOINTS文件。注釋：程序gk.x是由gk.f文件編譯后得到的目標(biāo)文件，其輸入文件為syml，輸出文件為KPOINTS, inp.kpt。* 緊接著利用前面計(jì)算得到的自洽電荷密度作一次非自洽的計(jì)算。采用命令解壓保存的電荷密度文件chg.tgz：tar xzvf chg.tgz另外設(shè)置ISTART=1, ICHARG=11, 并增加NBANDS的值，ISMEAR采用默認(rèn)值SYSTEM = Al-fccENCUT = 250ISTART = 1; ICHARG = 11#ISMEAR = -5NBANDS = 12PREC = Accurate計(jì)算完后得到本征值文件EIGENVAL。注意：對(duì)于4.4系列版本，在計(jì)算能帶結(jié)構(gòu)時(shí)設(shè)置NBANDS的值應(yīng)該與計(jì)算自洽的電荷密度時(shí)設(shè)置的NBADS一致。對(duì)4.5以上版本，可以不一致。* 從自洽電荷密度計(jì)算得到的OUTCAR文件中找到倒格子矢量和費(fèi)米能級(jí)，并粘貼到syml文件中，然后用程序pbnd.x把EIGENVAL轉(zhuǎn)換為成bnd.dat（本征值，并以費(fèi)米能級(jí)為參考零點(diǎn)）和highk.dat（用來畫豎線），然后用軟件origin畫圖。注釋：程序pbnf.x是通過編譯pbnd.f得到的可執(zhí)行文件，其輸入文件為EIGENVAL和syml，輸出文件為BANDS、bnd.dat和highk.dat。pbnd.f可以處理自旋極化情況下計(jì)算得到的 EIGENVAL，不再輸出bnd.dat而是upbnd.dat和dnbnd.dat這兩個(gè)文件，分別對(duì)應(yīng)自旋向上和向下的能帶。提示：在計(jì)算能帶結(jié)構(gòu)時(shí)，采用ISMEAR = 0或1對(duì)結(jié)果的影響非常小，可以認(rèn)為是一樣的。但是不能采用ISMEAR = -5 或-4。

搜一下：能帶結(jié)構(gòu)的程序

6，簡(jiǎn)述能帶理論

研究固體中電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一種近似理論。固體由原子組成，原子又包括原子實(shí)和最外層電子，它們均處于不斷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。為使問題簡(jiǎn)化，首先假定固體中的原子實(shí)固定不動(dòng)，并按一定規(guī)律作周期性排列，然后進(jìn)一步認(rèn)為每個(gè)電子都是在固定的原子實(shí)周期勢(shì)場(chǎng)及其他電子的平均勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，這就把整個(gè)問題簡(jiǎn)化成單電子問題。能帶理論就屬這種單電子近似理論，它首先由F.布洛赫和L.-N.布里淵在解決金屬的導(dǎo)電性問題時(shí)提出。具體的計(jì)算方法有自由電子近似法、緊束縛近似法、正交化平面波法和原胞法等。前兩種方法以量子力學(xué)的微擾理論作為基礎(chǔ)，只分別適用于原子實(shí)對(duì)電子的束縛很弱和很強(qiáng)的兩種極端情形；后兩種方法則適用于較一般的情形，應(yīng)用較廣。孤立原子的能帶孤立原子的外層電子可能取的能量狀態(tài)（能級(jí)）完全相同，但當(dāng)原子彼此靠近時(shí)，外層電子就不再僅受原來所屬原子的作用，還要受到其他原子的作用，這使電子的能量發(fā)生微小變化。原子結(jié)合成晶體時(shí)，原子最外層的價(jià)電子受束縛最弱，它同時(shí)受到原來所屬原子和其他原子的共同作用，已很難區(qū)分究竟屬于哪個(gè)原子，實(shí)際上是被晶體中所有原子所共有，稱為共有化。原子間距減小時(shí)，孤立原子的每個(gè)能級(jí)將演化成由密集能級(jí)組成的準(zhǔn)連續(xù)能帶。共有化程度越高的電子，其相應(yīng)能帶也越寬。孤立原子的每個(gè)能級(jí)都有一個(gè)能帶與之相應(yīng)，所有這些能帶稱為允許帶。相鄰兩允許帶間的空隙代表晶體所不能占有的能量狀態(tài)，稱為禁帶。若晶體由N個(gè)原子（或原胞）組成，則每個(gè)能帶包括N個(gè)能級(jí)，其中每個(gè)能級(jí)可被兩個(gè)自旋相反的電子所占有，故每個(gè)能帶最多可容納2N個(gè)電子（見泡利不相容原理）。價(jià)電子所填充的能帶稱為價(jià)帶。比價(jià)帶中所有量子態(tài)均被電子占滿，則稱為滿帶。滿帶中的電子不能參與宏觀導(dǎo)電過程。無任何電子占據(jù)的能帶稱為空帶。未被電子占滿的能帶稱為未滿帶。例如一價(jià)金屬有一個(gè)價(jià)電子，N個(gè)原子構(gòu)成晶體時(shí)，價(jià)帶中的2N個(gè)量子態(tài)只有一半被占據(jù)，另一半空著。未滿帶中的電子能參與導(dǎo)電過程，故稱為導(dǎo)帶。固體的能帶固體的導(dǎo)電性能由其能帶結(jié)構(gòu)決定。對(duì)一價(jià)金屬，價(jià)帶是未滿帶，故能導(dǎo)電。對(duì)二價(jià)金屬，價(jià)帶是滿帶，但禁帶寬度為零，價(jià)帶與較高的空帶相交疊，滿帶中的電子能占據(jù)空帶，因而也能導(dǎo)電，絕緣體和半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)相似，價(jià)帶為滿帶，價(jià)帶與空帶間存在禁帶。半導(dǎo)體的禁帶寬度從0.1～1.5電子伏，絕緣體的禁帶寬度從1.5～1.0電子伏。在任何溫度下，由于熱運(yùn)動(dòng)，滿帶中的電子總會(huì)有一些具有足夠的能量激發(fā)到空帶中，使之成為導(dǎo)帶。由于絕緣體的禁帶寬度較大，常溫下從滿帶激發(fā)到空帶的電子數(shù)微不足道，宏觀上表現(xiàn)為導(dǎo)電性能差。半導(dǎo)體的禁帶寬度較小，滿帶中的電子只需較小能量就能激發(fā)到空帶中，宏觀上表現(xiàn)為有較大的電導(dǎo)率（見半導(dǎo)體）。能帶理論在闡明電子在晶格中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、固體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)、合金的某些性質(zhì)和金屬的結(jié)合能等方面取得了重大成就，但它畢竟是一種近似理論，存在一定的局限性。例如某些晶體的導(dǎo)電性不能用能帶理論解釋，即電子共有化模型和單電子近似不適用于這些晶體。多電子理論建立后，單電子能帶論的結(jié)果常作為多電子理論的起點(diǎn)，在解決現(xiàn)代復(fù)雜問題時(shí)，兩種理論是相輔相成的。

born-oppenheimer絕熱近似：離子的波函數(shù)與電子的位置及狀態(tài)無關(guān)（多粒子-多電子）hatree-fock平均場(chǎng)近似：忽略電子與電子間的相互作用，用平均場(chǎng)代替電子與電子間的相互作用（多電子-單電子）periodic potential approximation周期場(chǎng)近似：（單電子-單電子在周期場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)）