Równanie Schrödingera

Slides:



Advertisements
Podobne prezentacje
od mechaniki klasycznej (CM) do mechaniki kwantowej(QM)
Advertisements

Problem: QM ω(α) E(T)=suma n(T,α)·ω(α)=?
Równanie Schrödingera
Demo.
Tranzystor Trójkońcówkowy półprzewodnikowy element elektroniczny, posiadający zdolność wzmacniania sygnału elektrycznego. Nazwa tranzystor pochodzi z angielskiego.
Metale Najczęstsze struktury krystaliczne : heksagonalna,
Wykład IV.
dr inż. Monika Lewandowska
WYKŁAD 6 ATOM WODORU W MECHANICE KWANTOWEJ (równanie Schrődingera dla atomu wodoru, separacja zmiennych, stan podstawowy 1s, stany wzbudzone 2s i 2p,
Wykład III ELEKTROMAGNETYZM
kontakt m-s, m-i-s, tranzystory polowe
Złącze P-N.
Obwód elektryczny I U E R Przykład najprostrzego obwodu elektrycznego
ELEKTROTECHNIKA z elementami ELEKTRONIKI
(dynamika Newtona) 011: rzut z tłumieniem
Mateusz Wieczorkiewicz
Podstawy teorii przewodnictwa
Kiedy półprzewodniki stają się przewodnikami i izolatorami?
Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny
Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny
ATOM WODORU, JONY WODOROPODOBNE; PEŁNY OPIS
Wykład VI Atom wodoru i atomy wieloelektronowe. Operatory Operator : zbiór działań matematycznych przekształcających pewną funkcję wyjściową w inną funkcję
Wykład XII fizyka współczesna
Wykład VIIIa ELEKTROMAGNETYZM
Wykład IV Efekt tunelowy.
Wykład 10.
Wykład III Fale materii Zasada nieoznaczoności Heisenberga
Wykład VIII LIGHT EMITTING DIODE – LED
Wykład IV Teoria pasmowa ciał stałych.
Złącza półprzewodnikowe
Wykład V Półprzewodniki samoistne i domieszkowe.
Wykład Półprzewodniki Pole magnetyczne
Wykład Zależność oporu metali od temperatury.
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Kwantowa natura promieniowania
Lasery i diody półprzewodnikowe
Materiały Półprzewodnikowe
Elektryczność i Magnetyzm
WŁAŚCIWOŚCI PÓŁPRZEWODNIKÓW
WYKŁAD 1.
1 WYKŁAD WŁASNOŚCI PRZEJŚĆ WYMUSZONYCH 1.Prawdopodobieństwo przejść wymuszonych jest różne od zera tylko dla zewnętrznego pola o częstości rezonansowej,
Prąd elektryczny Wiadomości ogólne Gęstość prądu Prąd ciepła.
Fizyka Elektryczność i Magnetyzm
Półprzewodniki Wykonał: Kamil Gręźlikowski kl. 1H.
III. Proste zagadnienia kwantowe
II. Matematyczne podstawy MK
Elementy relatywistycznej
III. Proste zagadnienia kwantowe
Konfiguracja elektronowa atomu
ELEKTRONIKA 1,2.
Historia Późnego Wszechświata
Politechnika Rzeszowska
Wczesny Wszechświat Krzysztof A. Meissner CERN
Politechnika Rzeszowska
Elektrostatyka c.d..
Politechnika Rzeszowska
Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski informatyka +
Temat: Zjawisko fotoelektryczne
Kwantowa natura promieniowania
3. Elementy półprzewodnikowe i układy scalone c.d.
3. Elementy półprzewodnikowe i układy scalone
Efekt fotoelektryczny
Równanie Schrödingera i teoria nieoznaczności Imię i nazwisko : Marcin Adamski kierunek studiów : Górnictwo i Geologia nr albumu : Grupa : : III.
Metale i izolatory Teoria pasmowa ciał stałych
Fizyka Prezentacja na temat: „Półprzewodniki i urządzenia półprzewodnikowe” MATEUSZ DOBRY Kraków, 2015/2016.
Równania Schrödingera Zasada nieoznaczoności
DOMIESZKOWANIE DYFUZYJNE
III. Proste zagadnienia kwantowe
III. Proste zagadnienia kwantowe
2. ZJAWISKA KONTAKTOWE Energia elektronów w metalu
Podstawy teorii spinu ½
Zapis prezentacji:

Równanie Schrödingera gdzie danymi są h stała uniwersalna Plancka m masa cząstki V(r) jej energia potencjalna i wynikiem obliczeń jest {α, ω(α), ψα(r)}, zbiór rozwiązań indeksowanych przez α (tzw. liczba kwantowa wskazująca stan α) dla energii ω i funkcji falowej ψ

Przykład: pręt Dla V(r)=0, jednowymiarowej linii, równanie Schrödingera redukuje się do postaci Oznaczając otrzymujemy rozwiązanie w Postaci dla 0<x<L oraz ψ=0, dla x spoza przedziału (0,L), czyli poza prętem Wciąż nie znamy stałych A, B, i energii ω (czyli q2), ALE ==> nie wykorzystaliśmy jeszcze warunków nałożonych na ψ, i to jest to!

Przykład: pręt Warunek: ψ(x) jest ciągła dla x=0 i dla x=L. (Na zewnątrz pręta ψ =0 dla dowolnego x.) Zatem dla x=0: ψ(0+)=B, stąd B=0 i teraz ψ =A sin(qx) dla x=L: ψ(L-)=A sin(qL) też musi być zerem, i stąd qL=nπ, n=liczba całkowita, czyli ~ n2/L2 Energia jest skwantowana! Po podstawieniu otrzymanego wyniku do wzoru na ψ =A sin(qx) mamy ψ=A sin(nπx/L). Stałą A wyznaczamy z warunku normalizacji

Tabele energii, w K. Pamiętaj, temperatura pokojowa T=300K. Przykład: pręt Podsumowując: gdzie n=1,2,3... (pomijamy wartości ujemne i zero: dlaczego?) Tabele energii, w K. Pamiętaj, temperatura pokojowa T=300K. n= 1 2 3 4 5 ... Dla L=1cm: ω(n) = (0,44 1,76 3,96 7,04 11,0 ... ) ·10-10  CM Dla L=10A: ω(n) = (0,44 1,76 3,96 7,04 11,0 ... ) ·10+4  QM n= 1 2 3 4 ... Dla L=1μm: ω(n)= (0,44 1,76 3,96 7,04 ... ) ·10-2 (T=300K) p(n)= 0,77 0,21 0,02 0 ... suma=1 (T=1K) p(n)= 0,9986 0,0014 0,00 0 ... suma=1

Przykład: pręt Po co jest funkcja falowa Δp=prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w stanie n w dowolnie wybranym obszarze to całka z ψ ψ* po tym obszarze. Zatem dla pręta (0,L) podzielonego na trzy równe odcinki mamy: lewy + środkowy + prawy Δp = 1/3 + 1/3 + 1/3 mechanika klasyczna Δp = r + (1-2r) + r mechanika kwantowa oraz chcemy znaleźć r,

Przykład: pręt Δp = r + (1-2r) + r Δp = 0,195 + 0,610 + 0,195 dla n=1 Δp = 1/3 + 1/3 + 1/3 dla n=duże Uwaga: limit wysokich temperatur czyli dużych energii i u nas dużych n (ω ~ n2) to jak zawsze limit klasyczny, Δp = 1/3+1/3+1/3

Przewodnictwo σ(T) i ~ U  i = (1/R)U R ~ L/S  R = (σ)L/S σ=0  izolator σ>0  półprzewodnik σ>>0  przewodnik, metal σ(T) ~ 1/T pomiary dla metali = teoria kwantowa σ(T) ~ exp(-1/T) dla półprzewodników = teoria kwantowa gdzie N(T), τ(T), np. dla Si: me = 0,31m, mh = 0,38m,

Przewodnictwo σ(T) ...dla metali: N=Ne, Nh = 0 N(T) ~ const, τ ~ 1/T,  σ ~ 1/T ...dla półprzewodników naturalnych (Si, Ge), Ne = Nh N(T) ~ T3/2 exp(-Eg/2T), τ ~ T-3/2, σ ~ exp(-Eg/2T) T=0,023eV np. german Ge: Eg=0,67eV, Eg/T=29, exp=3·10–7 krzem Si: Eg=1,1eV, diament C: Eg=6,0 eV, (izolator) np. Si: 00C100C powoduje σ2,3σ

Półprzewodniki typu n Półprzewodniki domieszkowane: 32Ge  Ge + 15P 32Ge=4s2p2, 15P=3s2p3 fosfor P to 1 dodatkowy (donor) elektron o energii ED Eg(Ge)=0,67eV, donor ED=0,66eV EF=Eg/2+0,75T·ln(mh/me) EF=ED,  Eg  Eg-ED, niech N(P)=0,001N(Ge) Ne=Nh=3·10–7·4N(Ge) Ne=N(P)=0,001N(Ge), Nh=0 σ~exp(Eg-EF)/T=exp(Eg/2T) σ~exp(Eg-EF)/T=exp(Eg- ED)/T σ~exp(Eg/2T)=0,005 σ~exp(Eg- ED)/T=0,65 (Ohm) i(U)~U dla metali zastąpić przez i(U)~(exp(eU/T) – 1)

Dioda: łącze n-p gęstość ładunku ρ(x) (=0 przed połączeniem!) n p wolne (-) wolne (+) ustalone(+) ustalone(-) ρ(x) x (+) (-) F to kondensator: F=0 q• F=0

Dioda: łącze n-p n p (+) (-) + - to kondensator: F=0 q• F=0 n p n p (+) (-) + - to kondensator: F=0 q• F=0 n p n p + -  i > 0  - +  i = 0 

Tranzystor npn E B C  emitor baza kolektor n p n V(x)=energia potencjalna dla ładunku q>0, jak dziury, (+) E C - + - + UBE UCB wnioski: iC = iE = f(UBE)