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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 第一性原理 » 热点前沿问题讨论 » 穿越费米能级的杂质带的性质讨论
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Physicser

木虫 (小有名气)

[交流] 穿越费米能级的杂质带的性质讨论

以GaAS掺杂Mn 6.25%为例。Mn会引入一个空穴。
费米能级设置为零，自旋向上态，在Gamma点会有三条能带穿越费米面0.2eV左右。
  那么这三条能带是有3个电子占据，还是2个电子占据？
  若是2个电子占据，是不是有一条能带被空穴占据？

一般来说，基态下费米面以上无电子，但是我画Ef+0.2eV的能量范围的电荷密度，是有电荷分布的。
  那么，穿越费米面部分的能级，是有电子存在，还是无电子存在？若无电子存在，是否表示该处为空穴？
    如果无电子存在，为什么能画出电荷密度？
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1楼 2013-12-30 10:01:53
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鹰羽龙

木虫 (著名写手)
★
Physicser(金币+1): 谢谢参与
掺锰是怎么引入空穴的？
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2楼2013-12-30 10:41:16
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Physicser

木虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by 鹰羽龙 at 2013-12-30 10:41:16
掺锰是怎么引入空穴的？

看相关文献，都是这么讲的。Ga是+3价  Mn进入是+2价， 故有空穴。

在能带图上可以看到 杂质带是靠近价带的
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3楼2013-12-30 10:45:44
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liqizuiyang

木虫 (著名写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
Physicser(金币+1): 谢谢参与
Physicser: 金币+4, 非常地道的解说指导！ 多谢liqizuiyang 2013-12-31 16:22:04
sunyang1988: 金币+3, 谢谢交流 2014-01-03 10:04:30
在周期性势场和单电子近似下，平移算符和哈密顿量对易，因此电子本征态可以取这两个算符共同本征态，写成|n,k>的形式，对应的能量本征值写成Enk。n代表哈密顿量，k代表平移算符，和氢原子波函数|n,l,m>意义类似，区别在于所选的力学量完全集不同。

某条能带对应的能带图，实际上是固定E(n,k)的n对k作图所得的图像。简约布里渊区中k点数目等于重复单元数，由于宏观晶体重复单元非常多，因此k点非常密集，呈现准连续状态。

对于能带图上每一个点(n,k)，若不考虑自旋都可容纳两个电子。因此每一条能带能容纳的电子数量非常多，不可能只被两三个电子占据。

至于费米能级之上有电荷分布那个问题，可能画的是波函数的空间分布而不是总电荷密度。对于每一个导带上每个k点对应的波函数都能画出空间分布，但总电荷密度却不包含它。
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5楼2013-12-30 19:11:22
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浔荆

木虫 (正式写手)
★
Physicser(金币+1): 谢谢参与
电荷密度怎么对E作图？难道你算的是DOS？

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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8楼2013-12-31 09:48:01
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Physicser

木虫 (小有名气)
引用回帖:
8楼: Originally posted by 浔荆 at 2013-12-31 09:48:01
电荷密度怎么对E作图？难道你算的是DOS？

算PARCHG即可！
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9楼2013-12-31 16:18:04
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66jia66

银虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
送红花一朵
祝大家新年快乐!
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10楼2014-01-01 10:15:35
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dxcharlary

专家顾问 (职业作家)
★ ★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
sunyang1988: 金币+3, 谢谢交流 2014-01-03 10:04:42
基态下，费米面以上无电子，但是有态密度，说明上面的能量区间有容纳电子的能力但是没有填充电子。就相当于有那么一个盒子，但是盒子里面不一定有球。
“我画Ef+0.2eV的能量范围的电荷密度，是有电荷分布的。”当然的，理由同上。那个只是对应能量的波函数积分而已。只要有态密度，一定对应一个波函数积分。只不过这个态不一定被真实的电子填充。
基态下，电子填充不是按带，而是按能量填充的，这个是因为周期性边界条件导致电子能量分布连续化导致的，和孤立体系的能级概念是不一样的。实际上一个带填充两个电子只是单胞下的近似表述，这个在导体出现分数占据的时候是不成立的。也就是说你说的3个带实际上都是不满的。电子就是会按照能量的高低从小到大排满。很可能有的k点填充3个带，有的1个都没填。

[ Last edited by dxcharlary on 2014-1-2 at 06:09 ]
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Physicser
11楼2014-01-02 06:04:46
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Physicser

木虫 (小有名气)
送红花一朵
引用回帖:
11楼: Originally posted by dxcharlary at 2014-01-02 06:04:46
基态下，费米面以上无电子，但是有态密度，说明上面的能量区间有容纳电子的能力但是没有填充电子。就相当于有那么一个盒子，但是盒子里面不一定有球。
“我画Ef+0.2eV的能量范围的电荷密度，是有电荷分布的。”当然 ...

“Last edited by dxcharlary on 2014-1-2 at 06:09” 好早啊！
感激不尽！

“基态下，费米面以上无电子，但是有态密度，说明上面的能量区间有容纳电子的能力但是没有填充电子。” 感谢！
  如此而言，对于P型半导体，费米面上的态密度可否视为空穴？ 这是我最为关心的问题。

“基态下，电子填充不是按带，而是按能量填充的” 多谢提醒，我认识到我这样的说法是不正确的，是为了便于描述才如此讨论。不过我这样说也缘由vasp画的能带中valence band的带数就是valence的电子数^_^。
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12楼2014-01-02 09:50:09
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dxcharlary

专家顾问 (职业作家)
★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
sunyang1988: 金币+2, 谢谢交流 2014-01-03 10:04:52
引用回帖:
12楼: Originally posted by Physicser at 2014-01-02 09:50:09
“Last edited by dxcharlary on 2014-1-2 at 06:09” 好早啊！
感激不尽！

“基态下，费米面以上无电子，但是有态密度，说明上面的能量区间有容纳电子的能力但是没有填充电子。” 感谢！
  如此而言，对 ...

个人感觉不能，因为根据半导体掺杂，掺杂的形成的空穴应该是在原来的价带上。也就是说掺杂使得原来的价带发生了扭曲，有一部分暴露在了费米面以上。这样说的话，建议楼主详细区分一下3根带哪根是杂质能级，哪根是原来的价带。然后价带对应的部分才是空穴。我也不是专业方向的，我的意见仅供参考。
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13楼2014-01-02 12:49:18
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wuli8

荣誉版主 (知名作家)
★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
sunyang1988: 金币+1, 谢谢交流 2014-01-03 10:05:01
你的得到的“穿越费米面部分的能级”可能是假的，不信你可以换杂化泛函计算试一试。这个态可能是不存在的。
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14楼2014-01-02 20:21:11
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neu2344楼
2013-12-30 16:33   回复  
Physicser(金币+1): 谢谢参与
yingying15886楼
2013-12-30 21:31   回复  
Physicser(金币+1): 谢谢参与
kiss200855377楼
2013-12-30 22:20   回复  
Physicser(金币+1): 谢谢参与
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