View
5
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
VẬT LÝ BAN DÂN
PGS. TS. Ngô Văn Thanh
Viện Vật Lý
Hà Nội - 2018
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2018 2
Tài liệu tham khảo
[1] Donald A. Neamen, Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles, 4th Ed. (The McGraw-Hill NY, 2011)
[2] Peter Y. Yu and Manuel Cardona, Fundamentals of Semiconductors: Physics and Materials Properties, 4th Ed. (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010)
[3] Robert F. Pierret, Advanced Semiconductor Fundamentals, 2nd Ed. (Prentice Hall 2002)
[4] Phùng Hồ, Phan Quốc Phô, Giáo trình vật lý bán dẫn, (NXB KHKT Hà nôi, 2001)
[5] Đỗ Xuân Thụ, Dụng cụ bán dẫn, (NXB ĐH&THCN, 1985)
[6] Chihiro Hamaguchi, Basic Semiconductor Physics, 3rd Ed. (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010)
Website : http://iop.vast.ac.vn/~nvthanh/cours/vatlybandan/
Email : nvthanh@iop.vast.ac.vn
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2018 3
CHƯƠNG 2. TÔNG QUAN VÊ CƠ HOC LƯƠNG TƯ
1. Cac nguyên ly cua cơ hoc lương tư
2. Phương trinh song Schrödinger
3. Ưng dụng cua phương trinh song Schrödinger
4. Mơ rông phương trinh song cho cac nguyên tư
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2018 4
1. Cac nguyên ly cua cơ hoc lương tư
Lương tư hoa năng lương
Hiêu ưng quang điên :
Mâu thuân giưa thưc nghiêm va ly thuyêt cô điên anh sang
Chiêu tia sang đơn săc lên bê măt vât liêu điên tư bi bưt pha ra ngoai
quang điên tư (photoelectron)
Ly thuyêt cô điên vê quang điên tư:
• Cương đô tia sang tơi “công thoat”
• Không phụ thuôc vao tân số cua tia sang tơi
Kêt qua thưc nghiêm
• vơi cương đô tia sang tơi không đôi
đông năng cưc đai cua quang tư
ty lê thuân vơi tân số cua tia sang tơi
tân số ngương :
: không tao ra đươc quang tư
• vơi tia sang tơi co tân số không đôi
tốc đô bưc xa cua quang tư thay đôi
đông năng cưc đai cua quang tư không đôi
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2018 5
1. Cac nguyên ly cua cơ hoc lương tư
Lương tư (Quantum – quanta)
Planck (1900) : Vât đươc đốt nong bưc xa nhiêt tưng lương nho == “quanta”
• Năng lương cua quanta :
• Hăng số Planck:
Einstein (1905): gia hat anh sang == “photon”
• Co cung biêu thưc năng lương.
• 1 photon co năng lương đu lơn đanh bât đươc 1 electron ra khoi bê măt cua vât liêu
• Năng lương tối thiêu đê tach 1 điên tư đươc goi la công thoat (work function).
Đông năng cưc đai cua quang tư
: năng lương cua photon tơi
: công thoat
Công thưc liên hê
• Tân số cua chum tia X
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2018 6
1. Cac nguyên ly cua cơ hoc lương tư
Lương tinh song-hat
Hiêu ưng Compton
Chum tia tơi: tia X
• Chum tia bi lêch hương
• Tân số cua song bi thay đôi
• Goc lêch giống như trong va cham đan hồi
va cham giưa tia X hoăc photon vơi electron
• Năng lương va xung lương bao toan
Nguyên ly lương tinh song hat
de Broglie (1924)
Anh sang: mang tinh chât song
• Mang tinh chât hat (gia hat) photon co xung lương la
de Broglie đưa ra gia thuyêt vê bươc song cua hat vât chât
• bươc song de Broglie:
Kiêm chưng tinh chât song cua điên tư: Davisson and Germer (1927)
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2018 7
1. Cac nguyên ly cua cơ hoc lương tư
Nguyên ly bât đinh Heisenberg
Heisenberg (1927)
Diên ta mối quan hê giưa cac biên liên hơp
“Không thê xac đinh chinh xac đồng thơi ca toa đô va xung lương cua hat”
Mối quan hê giưa năng lương va thơi gian
chi xac đinh đươc xac suât tim thây hat tai vi tri nao đo.
Pham vi ap dụng: đối vơi cac hat co kich thươc nho – dươi mưc nguyên tư
Vi dụ
Electron co đô bât đinh cua toa đô la
xac đinh cưc tiêu cua đô bât đinh xung lương
Proton co năng lương la
xac đinh cưc tiêu cua đô bât đinh cua thơi gian?
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2018 8
2. Phương trinh song Schrödinger
Phương trinh song
Phương trinh song Schrödinger trong trương hơp 1 chiêu
Gia thiêt:
Chia 2 vê cho tich 2 ham song:
hăng số phân ly:
Nghiêm cua phương trinh vi phân co dang:
Viêt lai phương trinh song
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2018 9
2. Phương trinh song Schrödinger
Y nghia vật ly cua ham song Max Bohr đê xuât ham mât đô xac suât:
• Xac suât tim thây hat năm trong khoang x va x + dx tai thơi điêm đa biêt
không phụ thuôc vao thơi gian
Sư khac nhau giưa cơ hoc cô điên va cơ hoc lương tư la gi?
Điêu kiên biên
Điêu kiên chuân hoa cua ham song
Cac điêu kiên biên
Nêu như năng lương va thê năng la hưu han ơ moi nơi:
• Điêu kiên 1: ham song phai hưu han, đơn tri va liên tục
• Điêu kiên 2: đao ham bâc nhât theo toa đô cua ham song cung phai hưu han, đơn tri va liên tục
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2018 10
3. Ưng dung cua phương trinh song Schrödinger
Điên tư trong không gian tư do Thê năng băng 0
Phương trinh song co dang
Nghiêm tông quat:
• số song : xung lương :
• Bươc song de Broglie:
Ham phân bố xac suât:
• Gia thiêt : hat chuyên đông theo phương +x hê số B = 0.
• không phụ thuôc vao vi tri cua hat
Điêu kiên chuân hoa cua ham song + nguyên ly bât đinh Heisenberg
• nêu hat co xung lương xac đinh xac suât đê tim thây hat la như nhau ơ khăp nơi (co
toa đô bât đinh).
• Ngươc lai, nêu hat tư do đinh xư: ham song la sư chồng châp cua nhiêu ham song co xung lương hoăc số song khac nhau == “bo song”
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2018 11
3. Ưng dung cua phương trinh song Schrödinger
Giêng thê sâu vô han
Phương trinh Schrödinger
Năng lương hưu han
Miên I va III
• V(x) ham song bi triêt tiêu
Miên II
• V(x) = 0
• Nghiêm cua phương trinh Schrödinger
năng lương bi gian đoan (lương tư hoa)
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2018 12
3. Ưng dung cua phương trinh song Schrödinger
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2018 13
3. Ưng dung cua phương trinh song Schrödinger
Ham thê năng bậc thang
Miên I
V(x) = 0
Miên II
V(x) = V0
Hê số phan xa :
E < V0 : phan xa toan phân trong miên I
• Ham song hưu han B2 = 0 A2 = A1 + B1 0
Xac suât tim thây hat trong miên II la khac 0 Hat ơ miên II phai quay vê miên I
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2018 14
3. Ưng dung cua phương trinh song Schrödinger
Rao thê V(x) = V0
E < V0
Phương trinh song:
Miên I
Miên II
Miên III
Hê số truyên qua
Xet trương hơp E << V0
Hiêu ưng chui ngâm
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2018 15
4. Mơ rông phương trinh song cho cac nguyên tư
Nguyên tư 1 điên tư Thê năng tương tac giưa proton va electron
Phương trinh Schrödinger viêt trong hê toa đô câu
Toan tư Laplacian
Gia thiêt: ham song không phụ thuôc vao thơi gian co thê viêt dươi dang:
Số hang thư 2 chi phụ thuôc vao goc : đăt theo hăng số tach biên
Theo điêu kiên đơn tri cua ham song
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2018 16
4. Mơ rông phương trinh song cho cac nguyên tư
Cac số lương tư
Số lương tư chinh, liên quan đên biên toa đô r
Số lương tư quy đao (goc phương vi), liên quan đên biên goc
Số lương tư tư, liên quan đên goc
Đăc trưng cho trang thai lương tư ma điên tư co thê chiêm chỗ
Năng lương cua điên tư
Ham song la ham phụ thuôc vao cac số lương tư :
Vi dụ: trang thai co năng lương thâp nhât “trang thai cơ ban”
Ban kinh Bohr:
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2018 17
4. Mơ rông phương trinh song cho cac nguyên tư
Bang tuân hoan Nguyên ly loai trư Pauli số lương tư spin s = 1/2
Recommended