固体能带理论英文解释翻译、固体能带理论的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【电】 band theory of solid
分词翻译:
固体的英语翻译:
solid; solid body
【医】 solid; stereo-
能带理论的英语翻译:
【电】 band theory
专业解析
固体能带理论(Solid-State Band Theory)是凝聚态物理学的核心理论之一,用于解释晶体材料中电子能量分布及其导电特性。以下从汉英对照与科学定义角度进行解析:
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基本概念(Basic Concepts)
该理论假设晶体中原子的周期性排列形成势场,导致电子能级分裂为连续的能带结构(Energy Band Structure)。其中:
- 价带(Valence Band):电子在基态下占据的最高能带。
- 导带(Conduction Band):未被电子填满或部分填充的可导电能带。
- 禁带(Forbidden Band/Energy Gap):价带与导带之间的能量间隙,宽度决定材料导电性。
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关键术语汉英对照(Key Terms)
- 布里渊区(Brillouin Zone):倒格子空间中的对称性单元,用于描述电子波矢范围。
- 费米能级(Fermi Level):绝对零度下电子占据的最高能级位置。
- 有效质量(Effective Mass):电子在晶体中受周期势场影响的等效质量。
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理论应用(Applications)
能带理论成功解释了导体、半导体和绝缘体的区别:
- 导体(如铜):导带与价带重叠,禁带宽度为零。
- 半导体(如硅):禁带宽度约1eV,温度升高时电子可跃迁至导带。
- 绝缘体(如金刚石):禁带宽度超过5eV,电子难以跃迁。
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权威参考文献(References)
- 黄昆,《固体物理学》, 高等教育出版社, 1988
- Ashcroft & Mermin,《Solid State Physics》, Cengage Learning, 1976
- MIT OpenCourseWare, "Electronic Materials"课程讲义
该理论为现代半导体器件(如晶体管、太阳能电池)的设计提供了量子力学基础,并通过第一性原理计算实现材料性能预测。
网络扩展解释
固体能带理论是凝聚态物理学的重要理论框架,主要用于解释晶体中电子的能量状态及其运动规律。以下是其核心内容与意义的综合阐述:
1.基本定义
固体能带理论基于量子力学,研究周期性排列的原子组成的晶体中电子能量分布和运动特性。它揭示了电子在晶体中只能占据特定能量范围(即能带),而非孤立原子中的分立能级,从而形成导带、价带和禁带等结构。
2.能带的组成
- 价带:绝对零度时被电子填满的最高能带,决定材料的化学键性质。
- 导带:未被电子填满或部分填充的能带,允许电子自由移动,是导电的基础。
- 禁带:价带与导带之间的能量间隙,宽度决定材料的导电性(如绝缘体禁带宽,半导体禁带窄)。
3.核心原理
- 布洛赫定理:描述晶体中电子波函数的形式,表明电子在周期性势场中具有周期性调幅的平面波特性。
- 能带形成机制:原子靠近时,孤立能级因相互作用分裂为能带,如多个原子轨道叠加形成扩展的能带结构。
4.应用与意义
- 材料分类:解释导体(导带部分填充)、绝缘体(禁带宽)和半导体(禁带窄,可通过激发导电)的导电性差异。
- 技术发展:指导半导体器件(如晶体管)、光电子材料(如激光二极管)和超导体设计。
5.理论发展
在密度泛函理论等现代计算方法推动下,固体能带理论扩展至复杂材料(如磁性金属、高温超导体)和低维系统(如表面、超晶格)的研究。相关著作(如谢希德《固体能带理论》)强调物理图像与实验结合,深化了对材料电子行为的理解。
如需进一步了解具体计算方法或材料案例,可参考相关文献或扩展资料。
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