ng trong v t r n? ượ ậ ắ
ấ i: ấ ả
ng các in to có kh ộ ộ ụ
ả
c gia t c khi có m t in tr ng.Trong m t lo i v t lieu đã cho s in to có kh ố ố ệ ặ ọ ạ ậ
ớ ớ ế ộ ạ
ỗ ế ườ ắ ạ
ớ ầ ạ ượ
ữ ứ ươ
ố ạ ng ng 2l + 1=1,3,5 van 7 qu ế
ớ ộ ố ế ấ ứ
ấ ế ạ ừ ợ ị ắ ỹ ạ ậ
ạ ể ư ấ ạ
ớ ắ ượ
kho ng cách t ủ ộ ư ươ
ấ ứ s là N nguyên to đ ể Ở ả ứ ể c đ a vào s p x p v i nhau có tr t t ậ ự ế ớ ỗ ư
ạ ầ ở
ậ ủ ộ ậ ố ị ộ ạ ỗ
. S giãn t ệ ử
ằ ng đi n t ượ ữ ộ ệ ử ự ậ ắ ả
ắ ầ ừ ệ ử ả
ể ồ ạ ữ ứ
các đi n t ế ứ ố ấ ỗ ổ
ộ ạ ữ
ố
có spin đ i song. Khi x p t ể ố ệ ử ỗ t c đi n t ấ ệ
ệ ủ ậ ệ ắ ụ ấ
ộ có NL cao nh t đ
ị ấ ề
ị ấ ứ ầ
c g i là NL Fermi E Ở ị ọ ứ ị
0K đ ầ ả ị
ủ ấ ủ
ứ ị m i c u trúc t ở ế ự ẫ
ự ấ
ươ
ở ữ ệ ố ớ ậ ệ ộ i h p. NL Fermi đ i v i hai c u trúc vùng n m ố ớ ạ ẹ ấ
ữ
và c u trúc vùng NL t? Câu 1: Trình bày c u trúc vùng năng l ấ Tr l ả ờ Trong t t c các ch t den in, ban den van trong Nihau v t lieu in moa, chi ten tic ậ ả so den in bang in to van đ den in này ph thu c vào s l ố ượ năng tham gia den đi n.Tuy nhiên không ph i m i in to trong nguyên to đ u ề đ ả ượ ứ năng den in liên quan v i so s p x p các tr ng thái in to van còn v i cách th c mà in to chi m lĩnh trong các tr ng thái đó.Trong riêng m i nguyên to ten tic các c chi m c NL gián đo n. Các nguyên to s p x p thành các t ng van các l p đ ế ắ ứ ỹ i có t b i các ch s,p,d van f. Trong m i l p l ỗ ớ ạ ở đ o khác nhau. Trong s các nguyên to, in to chi m lĩnh các tr ng thái có NL ạ th p nh t, c hai in to có spin đ i song chi m m t qu đ o phù h p v i nguyên ấ lý lo i tr Pauli .C u hình in to c a m t nguyên to cô l p bi u th s p x p in to ộ ộ ố vào các tr ng thái cho phép. M t ch t có th xem nh c u t o b i m t s ở ấ ộ l n,gi trong m t ả ử ớ ng đ i xa, m i ntu là đ c l p v i các nguyên m ng tinh th . ố ạ to khác van có các m c NL trong ntu van c u hình in to gi ng nh ntu đ ng cô l p. Khi các ntu càng xích l i g n nhau thì các in to càng b kích thích b i các in ậ to van các h t nhân c a các ntu lân c n ,làm cho m i m t tr ng thái in to trong ạ t b phân tách thành m t lo t các tr ng thái in to n m sát nhau, hình ntu riêng bi ạ ạ ệ ị m t m c năng l thành nên m t vùng NL đi n t trong ộ ứ ừ ộ ntu thành m t vùng NL trong v t r n ph thu c vào kho ng cách gi a các ntu và ộ ụ ộ ngoài cùng c a ntu tuy nhiên kho ng cách gi a các nó b t đ u t ữ ủ i nh ng khe m c k nhau là h t s c nh . Gi a các vùng k nhau có th t n t ỏ ề ữ ề ấ ả NL hay vùng c m. S các tr ng thái NL đi n t t c trong m i vùng b ng t ng t ằ ạ ể ứ ượ c nh ng tranngj thái do N ntu đóng góp. M i m t tr ng thái NL có th ch a đ vào các m c NL s xu t hai đi n t ấ ẽ ứ ế ấ ả ệ ử ệ ử hi n nh ng vùng còn tr ng và có th xu t hi n nh ng vùng b l p đ y m t ộ ầ ị ấ ữ ữ ệ ệ ph n. Các tính ch t đi n c a v t li u r n ph thu c vào c u trúc vùng NL đi n ầ ấ c a nó, vùng ch a các đi n t t c g i là vùng hóa tr , vùng ấ ượ ọ ử ủ ệ ử ứ 0K có th có b n ki u c u trúc d n là vùng có m c NL cao h n k trên đó. ố ể ơ ẫ ứ ể ứ lo i th nh t, vùng hóa tr ch b l p đ y m t ph n. NL ng vùng khác nhau. ầ ộ ỉ ấ Ở ạ lo i c u trúc F. v i m c cao nh t đó b chi m Ở ạ ấ ượ ế ở ấ ớ vùng th hai vùng háo tr b l p đ y và còn ph lên c vùng d n; vùng này n u ế ẫ ị ấ ự ng t không b ph thì hoàn toàn còn tr ng. Hai c u trúc vùng cu i cùng t ươ ố ố ị ệ ử t c các tr ng thái trong vùng hóa tr đ u b đi n t nhau , ị ề ạ ấ ả ở ỗ ấ đây không có s dính ph v i vùng d n còn tr ng; đi u ề chi m h t. Tuy nhiên ố ủ ớ ế ở ộ này t o ra m t khe NL xen đ gi a. S khác nhau gi a hai c u trúc vùng là ữ ộ ạ ng đói r ng còn ttrong l n c a khe NL. Đ i v i v t li u cách đi n khe vùng t ớ ủ các bán d n thi l g n chính ằ ở ầ ẫ gi a khe. Câu 2: D a vào khái ni m đ linh đ ng c a đi n t ự ệ ử hãy nêu đ c đi n c a đi n tr kim lo i, đi n tr c a bán d n tinh khi ở ủ ặ ể ủ ấ ẫ ủ ệ ệ ệ ộ ạ ộ ở ế
ả ờ
i thích tính ch t d n đi n c a bán d n t p ch t lo i p? ạ ấ ả ẫ ạ ấ ẫ ệ ủ
ả ờ
vòng ngoài m i đi n t silic. M t ntu Si có 4 đi n t ỗ ộ ệ ử
ị ậ
ạ ộ ệ ử s 1 ntu t p ch t có hóa tr 3 đ ấ ả ử ấ
ộ ỗ ế
i phóng l ị ư ế ế
ạ và l ỏ ấ ằ ớ ệ ử
c coi nh là ượ ở ạ
tr ng chuy n đ ng đ ạ
ế ấ ằ ệ ố
ỗ
ỉ ủ ứ ẫ ệ ủ ạ ầ ủ
ộ ẫ ấ ẽ ượ ạ vùng hóa tr lên tr ng thái đi n t ớ ấ ạ ệ ử ạ
i đ ị ị ộ ạ ả ượ
c t o ra ho c m c t p ch t ho c ấ ặ ở ặ ở ứ ạ t đ 1 đi n t ệ ộ ị t p ch t. V i 1 chuy n d i nh th ể ờ t ệ ử ự ượ
c sinh ra trong vùng hóa tr mà không có đi n t vùng d n. T p ch t này đ ạ ẫ vùng hóa tr và đ l ơ ở
ậ ạ
ề
t ệ ử ừ ỗ ố ng h p đó v t li u đ ợ ươ ệ i đó 1 l ể ạ ộ ọ ả
c g i là h t t ạ ả
i thích tính ch t d n đi n c a bán d n t p ch t lo i n? ệ ẫ i đa s , đi n t ố ạ ả ấ ẫ là h t t ệ ủ ấ ạ
ả ờ
ộ ỗ
ậ
ỉ
Si. M t ntu Si có 4 đi n t ả ử ộ ế ủ ở ấ ỏ
ố ệ ử ự ấ
ườ ỉ ầ ấ ằ ẫ
ệ ố ỗ ẻ
i đáy vùng d n. Đ ế ộ
ẫ ứ
ế ơ
ạ
ấ ứ ạ
c kích thích t ị ẫ ấ
ẫ ạ
vòng ngoài m i đi n t này ệ ử ệ ử s 1 ntu t p ch t này có th tham ể ấ th a ra ch đính m t cách l ng l o xung quanh ntu ẻ này t ng đ i nh ỏ ố ươ ư ậ do. Nh v y t ệ ử ự ề do trong bán d n tăng lên r t nhi u. ẫ ế t g n l ng l o đó ệ ử ắ ỏ ể ướ m t trong các tr ng thaistapj ch t này lên 1 m c trong ấ . C m i l n kích thích ng ng v i NL liên k t đi n t ệ ử ứ ỗ ầ ỗ c g i là đôn . B i vì m i đ n vào vùng d n. T p ch t này đ ơ ở ọ ượ ẫ ỗ ố tr ng m t m c t p ch t nên không t o ra l ạ ấ ừ ộ ậ ộ ệ ử ạ c g i là đó bán d n có t p ch t đ ấ ượ ọ ẽ ậ ộ ỗ ố ữ là nh ng hay bán d n lo i n. Trong bán d n lo i n các đi n t ệ ử ẫ ạ
tr ng là nh ng h t t i: Tr l Câu 3: Nêu và gi Tr l i: này Xét bán d n nguyên t ố ẫ ượ liên k t đ ng hóa tr v i 4 ntu Si lân c n. Gi c ế ồ ị ớ ế thay th vào (ntu nhóm III A:Al,B,Ga). Ta l y bo. M t trong các m i liên k t ố ế . Ch thi u đó có đ ng hóa tr xung quanh m i ntu này s b thi u m t đi n t ế ẽ ị ồ ỗ ệ ử ỗ th xem nh là m t l tr ng liên k t y u v i ntu t p ch t. Có th gi ể ả ấ ộ ỗ ố ể tr ng này kh i ntu t p ch t b ng cách là đi n t tr ng đ i ch cho nhau. ạ ố ỗ ổ ỗ ố tr ng thaiskichs thích.V y trong M t l ậ ư ộ ể ộ ỗ ố ề tr ng trong tinh th tăng lên r t nhi u; ng h p này t p ch t bo làm cho l tr ợ ườ ấ ể ỗ ố ấ t cũng ch c n m t s ntu t p ch t b ng m t ph n tri u s ntu bán d n tinh khi ộ ố ầ ộ ạ ỉ ầ ạ tr ng tăng lên hàng v n l n,do đó đ d n đi n c a bán d n có t p làm cho s l ẫ ộ ẫ ạ ầ ố ỗ ố t hàng v n l n. M i 1 ntu t p ch t l n h n đ d n đi n c a bán d n tinh khi ạ ấ ớ ẫ ệ ế ơ ch t đ a vào khe c m m t m c NL n m sát phía trên đ nh c a vùng hóa tr . M i ỗ ấ ư ị ằ ộ tr ng s đ ệ ử c t o ra trong vùng hóa tr khi kích thích nhi l ỗ ố ư ế chuy n t ể ừ do nào ch có m t h t t ỉ c g i là đ ọ ượ ạ ấ , b i vì nó có kh năng nh n đi n t acxept ỗ ả ị tr ng có m t v i n ng đ cao h n tr ng. Đ i v i bán d n t p ch t lo i này, l ơ ắ ớ ồ ố ớ ẫ ạ ấ ố ấ c g i là ch t (p>>n) và trong tr nhi u so v i đi n t ệ ử ượ ậ ệ ườ ớ bán d n lo i p b i vì tính d n đi n ch y u do các đi n tích d ệ ng đ m nhi m. ủ ế ạ ở ẫ i thi u s . L tr ng đ ượ ọ ể ố ệ ử ỗ ố Câu 4: Nêu và gi ẫ ạ ả i: Tr l Xét bán d n nguyên t ố ẫ liên k t đ ng hóa tr v i 4 ntu Si lân c n. Gi ị ớ ế ồ ạ gia vào liên k t. M t đi n t ỏ ệ ử ừ ộ ế t p ch t b i l c hút tĩnh đi n y u, NL liên k t c a đi n t ấ ở ự ệ ử ế ệ ạ (0,01 eV) d b tách kh i ntu t p ch t khi đó nó tr thành đi n t ễ ị ạ ng h p này làm cho s đi n t trong tr t ợ Và ch c n m t s ntu t p ch t b ng m t ph n tri u s ntu bán d n tinh khi ộ ạ ộ ố ầ tăng lên hàng v n l n. M i 1 đi n t cũng làm cho s đi n t ạ ầ ố ệ ử chi m m t m c NL đ n n m trong khe c m và ngay d ấ ằ ơ ứ kích thích đi n t nh y t ả ừ ộ ạ ệ ử vùng d n đòi h i 1 NL t ỏ ươ ứ ẫ s c p 1 đi n t ệ ử ơ ẽ ấ đôn đ đi n t ơ ượ ệ ử t trong vùng hóa tr .do đó trong bán d n có t p ch t m t đ đi n t ng ng ở ươ ứ r t l n so v i m t đ l ớ ấ ớ bán d n đi n t ệ ử ẫ i đa s , còn l h t t ố ạ ả tr ng (n>>p). Vì l ạ ữ ẫ i thi u s . ể ố ỗ ố ạ ả
i thích tính d n nhi t c a v t li u. T đó gi ả ẫ ừ ệ t ơ ế ẫ ệ ủ ậ ệ
ạ
t toàn ph n là t ng c a hai thành ph n theo hai c ch ệ ộ ầ ở ả ủ t c a v t li u: ệ ủ ậ ệ t đ ệ ượ ầ
ộ ộ ẫ ề ổ t b i dao đ ng m ng và b i đi n t ạ ệ ở
ườ ế ư
ề ướ ế ể
ầ ừ ượ ể ộ ạ ở
t
ớ ệ ộ ấ ủ
ể ữ ơ ượ ậ ệ ạ ng thì m t trong hai thành ph n đó chi m u th . NL nhi ầ c truy n đi theo h l gây b i chuy n đ ng thu n c a các phonon t ộ ủ t đ th p trong v t th . Các đi n t ậ ệ ử ự ể t ộ ệ ử ự ộ ộ
ớ ế ư
t c truy n b i c sóng dao đ ng m ng và đi n ệ ế ơ , thông ệ ử ở ứ t các phonon, t c ệ ng chuy n đ ng c a chúng. Thành ủ ộ t đ cao t ớ i vùng nhi ệ ộ ệ Ở t. do cũng tham gia d n nhi ẫ ể do có đ ng năng l n h n. Chúng di chuy n c chuy n bù thêm ế ậ t do vì có ng d i c a k ố ủ ơ ả ủ ươ ớ ộ ệ ử ự ạ e tăng theo n ng đ đi n t ồ
t. h n tham gia vào quá trình d n nhi ẫ ệ
ệ ủ ạ ề i thích tính d n nhi ả
v n chuy n nhi ệ ư ế ơ
ệ ử t h t s c t ệ ế ứ ố t ị ể ạ ư ng khá l n đi n t ệ ử ự ớ do ch u trách nhi m c d n nhi ẫ ả ẫ ệ ử ự ệ
ộ ẫ ấ
s Trong đó: ộ ẫ
ế ủ
t đ và nh nhau đ i v i t t c m i KL n u NL nhi Câu 5: Nêu c ch d n nhi c a kim lo i, g m, polyme? ạ ố ủ i: Tr l ả ờ C ch d n nhi ơ ế ẫ Trong các v t li u r n, nhi ậ ệ ắ t do. Đ d n nhi t ộ ẫ ử ự đó.K = kl+ke trong đó kl,ke đ d n nhi th là các sóng m ng đ ph n kầ vùng nhi vùng nóng c a v t li u đi n t đ n nh ng vùng l nh h n, và m t ph n đ ng năng này đ ầ ế cho các ntu nh là k t qu c a các va ch m v i phonon hay là v i các khuy t t m ng. Ph n đóng góp t ầ nhi u đi n t ệ ử ơ Gi t c a kim lo i: ẫ ạ t có u th h n ph n ầ Trong KL v i đ s ch cao, c ch đi n t ơ ế ệ ử ậ ớ ộ ạ ố ộ ớ không d b tán x nh phonon và có t c đ l n đ ng góp c a phonon vì đi n t ễ ị ủ ố do tham t do có s l h n. KL là ch t d n nhi t ố ượ ấ ẫ ơ t và d n đi n trong t. Vì đi n t gia d n nhi ệ ệ ệ ẫ ợ t, tính toán lý thuy t cho th y hai đ d n đó có m i liên h phù h p KL tinh khi ệ ố ế ế ậ Wiedemann Franz: v i đ nh lu t ớ ị L=k/s T - đ d n đi n ệ ệ ộ ố ư ệ ộ
t đ tuy t đ i ệ ố ị ố ớ ấ ả ọ ấ ằ ạ
T – nhi -8 Ω.W/(K2), không phụ L – hăng s . Giá tr lý thuy t c a L = 2,44.10 t đ ậ c v n ệ ượ ế ộ ẫ do. T p ch t trong KL làm gi m đ d n t ả ư ữ t là trong dung d ch r n, ho t đ ng nh nh ng ệ ạ ộ ệ
ị ắ . ệ ử ể ộ
ả
t c a g m: ữ ấ
ậ ệ do. Nh v y, phonon ch u trách nhi m ch y u trong d n nhi ư ậ ệ ị
ẫ ệ t không có hi u qu nh đi n t ư ệ ử ự ệ ủ ế ệ ể
t m ng. Tán x c a các dao đ ng nhi ệ ế ậ ạ
ộ ẫ
ề ố
t đ tăng, ít nh t là ệ ộ ể ườ ỗ ố ấ
t; trong đa s tr ả ạ ở ạ ủ t đ tăng, Do v y, đ d n nhi ậ ệ ộ ng đ u gi m d n khi nhi ầ ả ng đ i th p. L x p trong v t li u g m có th gây nh h ậ ệ ả ỗ ố ợ ố ườ ự ể
ệ ự ộ ẫ ỗ ố ứ
ả
t c a polyme: thu c nhi ộ chuy n hoàn toàn b ng đi n t ệ ử ự ể t, vì các ntu t p ch t , đ c bi nhi ấ ặ ạ tâm tán x , h th p hi u qu c a chuy n đ ng di n t ạ ạ ấ ả ủ ệ i thích tính d n nhi Gi ệ ủ ố ẫ Các v t li u phi KL đ u là nh ng ch t cách đi n vì chúng không có nhi u đi n ệ ề ề t: k e r t nhấ t ỏ t ử ự t do, do so v i kớ l. Phonon v n chuy n NL nhi ậ ệ phonon b tán x r t m nh b i khuy t t t ộ ị ạ ấ t c a đa s các v t tr nên n i b t h n khi nhi ậ ố ổ ậ ơ ở ệ ủ ệ ộ t đ nhi li u g m bình th ở ấ ệ t ộ ng m nh đén đ ạ ố ươ ưở ố ộ ẫ d n nhi x p làm gi m đ d n ng h p, s tăng th tích l ệ ả ẫ t c c kỳ x p bên trong còn ch a không khí, khí này có đ d n nhi t. Các l nhi ệ th p kho ng 0,02W/mK. ấ i thích tính d n nhi Gi ả ệ ủ ẫ
ỡ ộ ẫ ệ ủ ố ớ
ị ế ề ử ạ
ệ
ẽ ụ ộ ẫ ứ ộ ế ơ ươ
t l n h n so v i v t li u vô đ nh hình t ớ ậ ệ ạ ơ
ệ ớ ệ ụ ượ ứ ụ
t nh có đ d n nhi ệ ằ ấ ư ố
t c a đa s các polyme vào c 0,3W/mK. Đ i v i lo i v t li u này, ạ ậ ệ m ch. Đ l n c a ủ ộ ớ ủ t ph thu c vào m c đ k t tinh: polyme có c u trúc tinh th và tr t ậ ể ng. Đó ng đ ươ ttranhj thái tinh th . ể ấ t th p. ộ ẫ c nâng cao h n b ng cách ơ c t o ra b ng cách khu y b t trong khi x p nh , th ng đ ủ c ng d ng làm ch t cách nhi ệ t c a chúng cũng nh g m, có th đ ể ượ ằ ườ ượ ạ ỗ ố ấ ỏ ọ
, ph n s t t , feri t ả ắ ừ , ngh ch t ị , s t t ừ ắ ừ ậ ừ ừ . ấ
Đ d n nhi ố NL truy n theo dao đ ng, t nh ti n và quay c a các phân t ộ đ d n nhi ộ ẫ ấ ộ cao s có đ d n nhi t ị ự là do dao đ ng hi u d ng h n c a các m ch phân t ộ ử ở ng đ Polyme th ờ ườ Tính cách nhi ệ ủ d a vào nh ng l ữ ư polyme hóa. Câu 6: Th nào là ch t thu n t ế Nêu đ c đi m c a chúng? ủ ể Tr l
ể
hoá khi có m t t tính, b i vì nó chi b t van đ c đi m. ặ ậ ừ là v t li u không t ừ ậ ệ ở ị ừ ộ ừ
ặ i: ả ờ a) Ch t thu n t ấ ậ ừ ấ ườ
có m t momen l ộ ỗ ử ự
ưỡ t tiêu l n nhau không hoàn toàn c a các momen t
ủ ng ngoài, các momen t ử ừ
tr ừ ườ ẽ
ử ự
ế r l n h n 1 và do đó đ t ớ ơ
ố
ạ ộ ừ ẩ ươ và đ c đi m.
b) Ch t ngh ch t
Ch t thu n t tr ng ngoài Trong nhi u v t, m i nguyên t ả ng c c vĩnh c u do k t qu ề ậ ế ử tri spin và các momen t qu ỹ ẫ ệ ừ ừ đ o. Khi không có t ng h n ỗ này đ nh h nguyên t ạ ướ ị t lo n, do đó v t li u s không có vect ừ ườ ng tr hoá vĩ mô riêng. Khi có t ơ ừ ậ ệ ạ này quay t nguyên t ng c c nguyên t ngoài các l ậ ừ ỉ ể do và tính thu n t ch th ử ự ưỡ ng u tiên nào đó. K t qu làm tăng hi n khi có s quay này t o ra m t đ nh h ướ ộ ị ệ ự ả ư ộ ừ ng đ i l n µ th m t tr t ố ớ ươ ừ ườ ng. hoá t ươ ể ng ngoài , gây ra đ t ng đ i nh nh ng d ặ ỏ ư ừ ấ ị
ặ ể ồ ố ừ ủ ậ ệ ủ ậ c a v t li u. Nêu đ c đi m c a v t
ệ ừ ứ
ấ ặ ể ậ ệ ừ ề c ng? ế ủ ậ ệ m m, nêu tính ch t, đ c đi m c a v t li u
i thích đ ng cong t tr thông qua khái ni m domen t ườ ệ
gi ng nhau và khác nhau gi a v t li u t c ng và v t li u t ả ự ố . So ừ ậ ệ ừ ừ ễ ữ ậ ệ ừ ứ
ẫ ứ ủ ủ ụ ặ
ẫ ơ ộ ấ ạ ụ
ơ ạ
ế
i thích ể ứ ấ ủ ậ ấ ả ạ
Câu 7: Hãy nêu ngu n g c momen t li u t Câu 8: Th nào là v t li u t m m? t ừ ề Câu 9: Gi sánh s m m?ề Câu 10: Nêu đ c đi m c a siêu d n, ng d ng c a siêu d n? Câu 11: Laser là gì, ng d ng c a Laser. Nêu s b c u t o máy phát Laser ủ Câu 12: Nêu tính ch t quang h c c a v t li u phi kim lo i. Trình bày c ọ ủ ậ ệ ch phát quang c a v t lieu? Câu 13: Nêu tính ch t quang h c c a kim lo i, gi Câu 14 : T Câu 15 : T ng tác ánh sáng v i v t r n? ng tác nguyên t ọ ủ ớ ậ ắ và đi n ệ ươ ươ ử
