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第二章 固体材料中的电子态 课程要求 1. 理解、掌握电子的波动性及其应用 2. 全面理解并掌握原子的内层电子状态 3. 了解并掌握固体原子的外层电子状态、特征和描 述方法 4. 了解固体材料电子状态的一些实际应用 5. 了解量子力学理论体系的基本思想(A 班) 了解电子态的基本理论依据(B 班) • 具体内容要点—— 第二章总结 课程引言 必要性 课程内容框架 材料— 性能— 结构与组织— 成分与工艺 1. 固体电子态理论结论在材 材料性能的某些方面( 电、 料学科中的一些实际应用 磁、光、热等方面的性能) 以材料中的电子态为内在依 据 2. 原子的内层电子状态 例1：材料的导电性— 材料、 3. 固体中外层电子状态 电导率、电子态(外层电子) 例2 ：孤立原子的电子态( 固 4. 电子的波动性及其应用 体中的内层电子)— 四个量 5. 量子力学理论体系的基本 子数的描述方法 思想 各类材料的电导率σ与载流子 材料类 超导体 导体 半导体 绝缘体 -1 -1 15 7 5 5 -5 -9 -18 σ( Ω m ) ≥10 10 ～10 10 ～10 10 ～10 载流子 电子对 自由电 电子、空 电子和/ 或离子 子 穴 电导率： σ 1 −1 - 1 (Ω m ) ρ 例( 室温下) ： • 金属Ag — Cu — Al —Fe — ； • 纯Si — 掺杂1ppm的As 、P 、B 、Al后(代位) ，提高1 000 000倍； • PE —, PP — , 酚醛树脂( 电木)— ， • SiO2 — ， 石英— §2.1 量子力学基础－原理I 一、de Broglie假设 2. 电子的波动性 1. De Broglie假设(1924) • 波函数 自由粒子(E 、p ) ( ) [ ( )] r , t A exp i t r k Ψ − ω − ⋅ ＝ 平面波 (ν 、λ) [ ( ) ] A exp −i εt −r ⋅p h 其中： • 物质几率波 E hν hω • 微观粒子的衍射现象 p hk • 电子的波长 h h