- ベストアンサー
固体物理
- みんなの回答 （1）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
だいたい, 合っていると思います. もちろん, 分かってはいると思いますが, ポテンシャルが『周期ポテンシャル』であることが重要です. 数学的(計算式的)には, これがないと, うまくバンドギャップが表れませんし, 結晶内でブラッグ反射を起こさせる際には, 周期ポテンシャルの部分がものを言います. (Kittel p.173) 下記サイトを参照: kittel(上)について http://phystitech.kuizu.net/%E6%9C%AA%E9%81%B8%E6%8A%9E/%E3%82%AD%E3%83%83%E3%83%86%E3%83%AB%20%E5%9B%BA%E4%BD%93%E7%89%A9%E7%90%86%E5%AD%A6%E5%85%A5%E9%96%80
- 参考URL：
- http://phystitech.kuizu.net/
関連するQ&A
- エネルギー準位
光の物理について独学中です。 シュレディンガーの方程式において、当然のことながらポテンシャルエネルギーあるいは境界条件によって固有状態は違ってきます。教科書的には、クーロンポテンシャル、井戸型ポテンシャル、調和振動子ポテンシャルの場合が説明されています。 質問は、実際の原子や分子の電子状態において、これらの異なるポテンシャルがどのように連続的に関わってくるのかという点です。以下、具体的な質問をします。 １．原子や分子のエネルギー準位は基本的にはクーロンポテンシャルによって決められるバンド幅を持つ準位にあり、そこに光の電場による振動あるいは分子の振動による調和振動のエネルギーが加わるという考えかたでよいのでしょうか？ ２．クーロンポテンシャルによって決められるエネルギー準位に調和振動子ポテンシャルの準位が加算されることになるのですか？そして調和振動によるエネルギー準位がクーロンポテンシャルの準位間エネルギーギャップを超えるときにクーロンポテンシャルによる準位が一つ上のレベルに達すると考えてよいのでしょうか？ ３．価電子が調和振動によるエネルギー準位を加えるとき、価電子の存在するバンド幅は広がるのですか？ ４．半導体の場合、クーロンポテンシャルによって束縛されている電子が調和振動によるエネルギー準位を加えて（井戸型ポテンシャルから計算される）自由電子のエネルギー準位になると考えてよいのでしょうか？ 上記について教えていただければ幸いです。
- 締切済み
- 物理学
- キッテル 固体物理学入門
キッテル 固体物理学入門の上巻のP.142一次元のエネルギー準位に 「近似的な状態はN個の電子をN個の異なる軌道に配置することによって作られる．各軌道は１電子に対する波動方程式の解である．軌道モデルは電子間に相互作用が存在しないときにのみ厳密である．」 とかかれていますが，これはスピンを無視していませんか？スピンを考えると各軌道に２個まで電子が入ることができますよね？相互作用がなくてもスピンはふたつあると思うのですが．
- 締切済み
- 物理学
- (有機)半導体中におけるFermi準位
Fermi準位とは、電子のとっている最も浅い準位の目安のように捕らえています。（金属では仕事関数値、半導体などでは平均値） そこで質問なんですが、半導体では熱励起などによって、伝導体にも電子があるので禁制帯中にFermi準位があるのは分かるのですが、有機物などにおける十分に禁制帯幅が広い物質（ドープされていない有機物）などは、金属のように仕事関数とFermi準位は一致するのでしょうか？？つまりHOMO準位がイオン化エネルギーとなるのでしょうか？？ よろしくお願い致します。
- ベストアンサー
- 化学
- フェルミディラック分布関数の問題が解けません
シリコン真正半導体結晶の禁制帯幅Eg[wV]が温度T[K]の関数として、 Eg=1.21-4.1*10~-4Tと表わされるとします。 この結晶で、フェルミエネルギーより0.05eVだけ下位にあるエネルギー準位が温度T=300Kで電子に占有される確率を計算できません。 どなたか教えてください。 さらにこの結晶で、伝道帯の底に位置するエネルギー準位が温度T=３００Kで電子に占有される確率を計算できません。 真正半導体のフェルミエネルギーレベルがどこにあるか考えればいいと思うのですが・・・
- 締切済み
- 物理学
- 金属の中の自由電子の状態数（固体物理）
（単純な）金属中の電子を一体近似によって理想フェルミ気体と考えたとき，状態数を求めることができると思います．（キッテル固体物理上P.145） そのときに三次元自由粒子に対するSchrodinger方程式の解を見つけるときの境界条件として，電子が「１辺Lの立方体に閉じ込められているとすれば」という仮定があるのですが，どうも納得できません．おそらくしっかりと理解できていないからだと思うのですが． 納得できない理由は以下のようなものです． 1.一辺Lの立方体の面の部分は無限大のポテンシャル障壁となるのか？（頂点しかならないのではないか？） 2.一辺Lの立方体間を行き来する電子について考えられていないのではないか？ 1.については近似で納得できなくもないです． なぜ 「１辺Lの立方体に閉じ込められているとすれば」 と仮定してよいのか教えてください．よろしくお願いします．
- 締切済み
- 物理学
- 不純物半導体の真空準位について
いまさらの質問なのですが、、 P型半導体とN型半導体を接合するとバンドが曲がりますよね？ フェルミ準位を合わせるようにキャリアが移動するためなのは理解できます。 そうすると、外部電界が印加されていない状態では、真空準位からフェルミ準位までのエネルギーは変わらないと思いますので、P型とN型では真空準位から伝導帯端までのエネルギーが異なるということでしょうか？ この理解は合っていますか？だとするとそれは何故なのでしょうか？同じSiの結晶構造なのに、ポテンシャルがずれるのでしょうか？
- 締切済み
- 物理学
- フェルミ準位について教えてください
私の持っている資料にフェルミ準位についてこう書かれていました。 「電子が絶対零度で存在することができる最大エネルギーをフェルミエネルギーと言う」 また教科書には 「フェルミ準位よりも下に位置する準位には電子が存在し、この上にある準位には電子がないようなものと考えて良い」 この考えで、真性半導体についての説明をんで混乱しました。 「価電子帯のすべての準位は電子で満たされている。従って絶対零度における電子の存在確率は価電子帯で1、伝導帯で零となり、存在確率が1/2となる。すなわちフェルミ準位は価電子帯と伝導帯の間に位置することになる。」 以下に教科書の図を示します(手書きで申し訳ありません) EcとEvの間は禁制帯で電子が存在できないはずなのに、図を見ると、禁制帯の間にフェルミ準位があります。 上の教科書の説明からいくと、EfとEvの間には禁制帯ながら、電子が存在できることになりますが.....これはどういうことでしょうか？ このまま読み進めた結果PN接合のところでさらに混乱してしましました。 長くなってしましましたが、回答宜しくお願いします
- ベストアンサー
- 物理学
- 希土類のEu2+とEu3+それぞれのエネルギーバンド図は？
どうなのでしょうか？ Eu2+ は、4fと5d軌道が近いために、バンド状のエネルギー準位になるそうです。なぜなんですか？近いと、何がどう関与して、バンド準位になるのですか？許容遷移というらしいです。 あと、Eu3+は、4fと4fの相互作用により、バンドではなく、線状になるらしいのですが、なぜなんでしょうか？禁制遷移というらしいです。 本当に困ってます。何卒、よろしくお願いします！！！m(_ _)m
- 締切済み
- 物理学
- 物理 電子の質問です
抵抗線の中の自由電子は、イオンと衝突するたびにそれまでに電場から得た運動エネルギーを失うものとする。抵抗線の中の電場をＥ、自由電子とイオンが衝突する感覚をｔ、電子の電荷と質量を-e、mとする。 自由電子がイオンとの一回の衝突で失うエネルギーは？ この抵抗線の断面積をＳ長さをＬ、自由電子の単位体積あたりの数をｎとするとｍ、この抵抗線の中の全自由電子が毎秒イオンに与えるエネルギーＰはいくらか このとき、抵抗線の両端の電位差がＶ、流れている電流がＩならば、Ｐ＝ＩＶとなることを証明しなさい
- ベストアンサー
- 物理学
- イオン化にかかる時間
こんにちは。 光吸収などで起こるイオン化過程における軌道緩和（電子再配置）について質問があります。 イオン化エネルギーの求め方として、複数の考え方があると思います。 まず一つ目は、凍結軌道近似に基づくクープマンズの定理から求める考え方で、基底状態における分子軌道の軌道エネルギーから計算する方法です。もう一つは、基底状態の全エネルギーと、電子状態を最適化したイオン化状態の全エネルギーのエネルギー差から計算する方法です。 これについて、僕は今まで前者はかなり荒い近似であり、後者は励起状態の軌道緩和を含めている分、比較的信頼できるものであると考えていました。しかし、よくよく考えてみると、イオン化が電子再配置よりも圧倒的に早いタイムスケールで瞬間的に起こるものだとすると、イオン化の瞬間は基底状態とイオン化状態の軌道エネルギーに違いは少なく、凍結軌道近似を使うのもあながち悪くないのではと思うようになりました。 むしろ、もう一つの方法である、基底状態と電子状態を最適化した励起状態の全エネルギー差からイオン化エネルギーを求める方法では、電子状態が最適化された状態を終状態と考えて計算するわけで、もしも電子状態の最適化よりもイオン化の方が圧倒的に早いとすると、おかしいような気がしてきたのです。 そこで質問なのですが、イオン化にかかる時間と電子再配置（軌道緩和/電子状態の最適化）にかかる時間にはどのくらいのオーダーの差があるのでしょう？イオン化がほんの一瞬で起こるなら、凍結軌道近似で求める方が正しいのではないかと思います。もしそうではなく、イオン化と電子再配置の早さが同じようなオーダーであれば、それら2つが同時に起こることとなり（イオン化しながら電子再配置もする）、上記のどちらの方法もあくまで近似的にしかイオン化エネルギーを求められないことになると思います。
- ベストアンサー
- 化学
お礼
回答ありがとうございます．