Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Реальная база готовых
студенческих работ

Узнайте стоимость индивидуальной работы!

Вы нашли то, что искали?

Вы нашли то, что искали?

Да, спасибо!

0%

Нет, пока не нашел

0%

Узнайте стоимость индивидуальной работы

это быстро и бесплатно

Получите скидку

Оформите заказ сейчас и получите скидку 100 руб.!


Электрон в слое

Тип Реферат
Предмет Наука и техника
Просмотров
1073
Размер файла
27 б
Поделиться

Ознакомительный фрагмент работы:

Электрон в слое

Министерство Образования, Молодежи и Спорта

Республики Молдова

Государственный университет Молдовы

Курсовая Работа

Тема: Электрон в слое.

Работу выполнил

студент 3-го курса:

Радченко Андрей

Кишинёв 1997 г.
Микрочастица (электрон) в слое.

Собственно говоря, одномерная задача, которая сейчас будет рассмотрена, во многих учебных руководствах довольно подробно разобрана путём введения некоторых упрощений.

Она состоит в следующем :

Микрочастица (электрон) движется вдоль оси x, и её движение полностью определяется следующим гамильтонианом :

ì-ћ2/(2m)×¶2/¶x2+ U0 , x < -a

Ùï

H = í-ћ2/(2m0)×¶2/¶x2 , -a < x < a

ï

î-ћ2/(2m)×¶2/¶x2+U0 , x > a

Где m - эффективная масса электрона в областях I , III ;

m0 - эффективная масса электрона в области II.

Запишем уравнение Шрёдингера для каждой области :

ì¶2YI/¶x2+ 2m/ћ2×(E - U0)YI = 0 , x £-a

ï

í¶2YII/¶x2+ 2m0/ћ2×E×YI = 0 , -a £ x £ a

ï

î¶2YIII/¶x2+ 2m/ћ2×(E - U0)×YI = 0 , x ³ a

Область I :

Общий вид решения уравнения Шрёдингера для 1-ой области записывается сразу :

YI(x) = A×exp(n×x) + B×exp(-n×x).

Используя свойство ограниченности волновой функции, мы придём к тому что B = 0. Значит,

YI(x) = A×exp(n×x).

Волновая функция для второй области тоже элементарно определяется :

YII(x) = C×exp(i×k×x) + D×exp(-i×k×x).

Функция состояния для третьей области выглядит так :

YIII(x) = F×exp(-n×x).

Где

k = (2m0×E/ћ2)1/2

n = (2m×(U0-E)/ћ2)1/2.

Стратегия наших дальнейших действий будет состоять в следующем :

¨ Напишем систему из 4 уравнений, удовлетворение которых эквивалентно удовлетворению функциями граничным условиям.

¨ В этой системе из 4 уравнений будут фигурировать неизвестные коэффициенты A,C,D и F. Мы составим линейную однородную систему относительно них.

¨ Ясно, что существование нетривиальных решений допускается только в случае когда детерминант системы равен нулю. Как выяснится чуть позже, из этого весьма полезного факта мы извлечём уравнение, корнями которого будут возможные уровни энергии.

Приступим к осуществлению первого пункта, т.е. запишем условия сшивания волновых функций :

YI(x=-a) = YII(x=-a)

YII(x=a) = YIII(x=a)

YI¢(x=-a)/m = YII¢(x=-a)/m0

YII¢(x=a)/m0 = YIII¢(x=a)/m

А в наших определениях этих функций это выглядит так :

A×exp(-n×a) = C×exp(-i×k×a) + D×exp(i×k×a)

m-1×A× n×exp(-n×a) = i×k×/m0×(C×exp(-i×k×a) - D×exp(i×k×a))

C×exp(i×k×a) + D×exp(-i×k×a) = F×exp(-n×a)

i×k×/m0×(C×exp(i×k×a) - D×exp(-i×k×a)) = - n/m×F×exp(-n×a).

Теперь составим определитель :

|exp(-n×a) -exp(-i×k×a) -exp(i×k×a) 0 |

|m-1×n×exp(-n×a) -1/m0×i×k×exp(-i×k×a) 1/m0×i×k×exp(i×k×a) 0 |

|0 exp(i×k×a) exp(-i×k×a) -exp(-n×a) |

|0 1/m0×i×k×exp(i×k×a) -1/m0×i×k×exp(-i×k×a) 1/m×n×exp(-n×a)|

Если теперь раскрыть этот определитель по обычным правилам и приравнять его к нулю, то мы получим следующее уравнение для уровней энергии:

((n/m)2- (k/m0)2)×Sin(2×k×a) + 2×k×n/(m×m0)×Cos(2×k×a) = 0.

Это уравнение решается численным методом, а именно, методом Ньютона.

Найдём неизвестные коэффициенты A, C, D, F для более полного описания волновой функции. Для этого воспользуемся некоторыми соотношениями, которые непосредственно вытекают из условий сшивания и условия нормировки.

C = F×exp(-n×a)×{exp(i×k×a) + exp(-3×i×k×a) ×( i×k/m0- n/m)/(n/m + i×k/m0)}

D = C×exp(-2×i×k×a)×( i×k/m0- n/m)/(n/m + i×k/m0)

A = exp(n×a)×(C×exp(-i×k×a) + D×exp(i×k×a)) .

Поскольку A, C и D линейно зависят от F, то целесообразно ввести обозначения :

A = RA×F

C = RC×F

D = RD×F.

RA, RC, RD - известные постоянные.

Таким образом, если мы каким-то образом узнаем константу F, то мы определим остальные константы A, C, D. А сделаем мы это с помощью условия нормировки.

Действительно :

YI(x) = F×RA×exp(n×x)

YII(x) = F×( RC×exp(i×k×x) + RD×exp(-i×k×x)).

YIII(x) = F×exp(-n×x).

I1 + I2 + I3 = 1

Где

I1 = |F|2×|RA|2×òQexp(2×n×x)×dx = |F|2×|RA|2×(2×n)-1×exp(2×n×x) =

= |F|2×|RA|2×(2×n)-1×exp(-2×n×a)

I2 = |F|2×{ òL|RC|2×dx + òL|RD|2×dx + RC×RD*×òLexp(2×i×k×x)×dx +

+ RC*×RD×òLexp(-2×i×k×x)×dx } = |F|2×{ 2×a×(|RC|2 + |RD|2) +

((exp(2×i×k×a) - exp(-2×i×k×a))×RC×RD*/(2×i×k) +

+ i×((exp(-2×i×k×a) - exp(2×i×k×a))×RC*×RD/(2×k) }

I3 = |F|2×òWexp(-2×n×x)×dx = |F|2×(2×n)-1×exp(-2×n×a)

|F|2 = { |RA|2×(2×n)-1×exp(-2×n×a) + 2×a×(|RC|2 + |RD|2) +

((exp(2×i×k×a) - exp(-2×i×k×a))×RC×RD*/(2×i×k) +

+ i×((exp(-2×i×k×a) - exp(2×i×k×a))×RC*×RD/(2×k) + (2×n)-1×exp(-2×n×a) }-1.

Теперь, когда мы знаем F, нетрудно определить коэффициенты A, C, D, а значит и волновую функцию, характеризующую состояние электрона.

Электрон в слоях

Задача, которая сейчас будет описана, характеризуется тем, что потенциал обладает пространственной периодичностью. Схематически это изображается так.

То есть, это ни что иное как одномерное движение электрона в периодическом поле. Графически это можно изобразить серией потенциальных барьеров или, как говорят, серией потенциальных ступенек.

Аналитически условие периодичности потенциала записывается весьма просто:

U(x)=U(x+2a) (1)

Соотношение (1) записано в предположении, что ширина каждой потенциальной ямы равна ширине всякого потенциального барьера.

Ясно, что волновые функции, соответствующие областям I, III, удовлетворяют одному и тому же уравнению Шредингера:

2Y/¶x2+ 2m/ћ2×(E-U0)Y = 0

следовательно эти функции отличаются только постоянным множителем, который называется фазовым множителем.

Этот фазовый множитель мы будем обозначать следующим образом:

r = exp(i 2ak)

Тогда Y(x+2ma) = Y(x)×rm , где m=0, ±1, ±2,... (2)

Оказывается, что достаточным для определения дискретного энергетического спектра (рассматривается только случай когда E<U0) и волновой функции является рассмотрение областей I, II, III. Действительно, пользуясь соотношением (2), мы определим волновую функцию на всей действительной оси.

Рассмотрим область I:

Уравнение Шредингера для нее записывается в виде:

2YI/¶x2+ 2m2/ћ2×(E-U0)YI = 0 , 0 > x > -a

его решение выглядит просто:

YI(x) = A×exp(n×x) + B×exp(-n×x).

Где n = (2m2 (U0-E) /ћ2)1/2

Рассмотрим область II:

Уравнение Шредингера для нее записывается в виде:

2YII/¶x2+ 2m1/ћ2×EYII = 0 , a³x³ 0

его решение выглядит просто:

YII(x) = C×exp(i×p×x) + D×exp(-i×p×x).

Где p = (2m1E/ћ2)1/2

Рассмотрим область III:

2YIII/¶x2+ 2m2/ћ2×(E - U0)YIII = 0 , 2a > x > a

его решение выглядит просто:

YIII(x) = r (A×exp(n×x) + B×exp(-n×x)).

Запишем граничные условия:

YI(x=0) = YII(x=0)

YII(x=a) = YIII(x=a)

YI¢(x=0)/m = YII¢(x=0)/m0

YII¢(x=a)/m0 = YIII¢(x=a)/m

Подставляя волновые функции в эту систему уравнений, мы получим некоторые связи между коэффициентами A, B, C, D:

A+B=C+D

C exp(i p a)+D exp(-i p a) = exp(i 2 a k) (A exp(n a)+B exp(-n a))

(A-B) n/m2 = (C-D) i p / m1

(C exp(i p a)-D exp(-i p a)) i p / m1 = exp(i 2 a k) n/m2 (A exp(n a)-B exp(-n a))

Следуя приведённым выше соображениям, мы составим определитель :

|1 1 -1 -1 |

|exp(i×k×2a+n×a) exp(i×k×2a-n×a) -exp(i×p×a) -exp(-i×p×a) |

|n/m2-n/m2-i×p/m1i×p/m1 |

|n/m2exp(i×k×2a+n×a) -n/m2×exp(i×k×2a-n×a) - i×p/m1×exp(i×p×a) i×p/m1×exp(-i×p×a) |

и приравняем его к нулю.

Результатом раскрытия определителя будет весьма громоздкое уравнение содержащее в качестве неизвестного энергию электрона.

Рассчитанные уровни энергии для различных эффективных масс приведены ниже.

a=10; U=10; m1=4; m2=1

0.1135703312666857 0.6186359585387896 0.2019199605676639
0.3155348518478819 0.05047267055441365 1.263391478912778
0.4544326758658974 2.137353840637548 0.808172718170137
2.479933076698526 0.4544326758658974 6.168062551132728
5.611693924351967 1.820461802850339 1.529165865668653
1.023077302091622

a=10 U=10m1=2m2=1

0.10327880241786550.23242389596287210.41331603936642
0.64604904604488860.9307509395552831.26759057783714
1.6567871957992962.098624192369327
2.5934693596079373.141805331837109
3.7442770728609025.887485640841992

a=10 U=10m1=1m2=1

0.054081204691054410.21638029582971310.4870681554965061
0.866445334694181.3549692241175341.953300729714778
2.6623838179195134.4189662184480887.961581805911094

a=10 U=10m1=0.5m2=1

0.118992095909544 4.2495617109300341.068004282376146
0.4754473139332004 5.782167247253562.955345679469631
1.895012565781256

a=10 U=10m1=.25m2=1

0.28986658044393494.30026851446248
2.4790394156456161.132264393019809

Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Гарантируем возврат

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

1 000 +
Новых работ ежедневно
computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

avatar
Математика
История
Экономика
icon
159599
рейтинг
icon
3275
работ сдано
icon
1404
отзывов
avatar
Математика
Физика
История
icon
157252
рейтинг
icon
6081
работ сдано
icon
2741
отзывов
avatar
Химия
Экономика
Биология
icon
105734
рейтинг
icon
2110
работ сдано
icon
1318
отзывов
avatar
Высшая математика
Информатика
Геодезия
icon
62710
рейтинг
icon
1046
работ сдано
icon
598
отзывов
Отзывы студентов о нашей работе
67 467 оценок star star star star star
среднее 4.9 из 5
ДВГУПС
исполнитель просто замечательный работы выполнена без замечаний.советую всем
star star star star star
РязГму
Отличный исполнитель!!! Всем рекомендую!!! Заказ сделан быстро и качественно!!
star star star star star
ФГБОУ ВО «Нижневартовский государственный университет»
Очень вежливый и общительный исполнитель! быстро и качественно выполнил работу! Спасибо В...
star star star star star

Последние размещённые задания

Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн

помощь

Другое, Иностранный язык

Срок сдачи к 10 окт.

1 минуту назад

Землеустройство как отрасль экономики

Реферат, Земельный кадастр

Срок сдачи к 6 окт.

2 минуты назад

оформить статью

Другое, Социология

Срок сдачи к 5 окт.

2 минуты назад

Выполнить задание

Самостоятельная работа, Электроника и электротехника

Срок сдачи к 6 окт.

2 минуты назад

Электро снабжение сельскохозяйственного...

Курсовая, Мдк01 02

Срок сдачи к 7 окт.

4 минуты назад

Нужно сделать задание номер 9,как в примере

Чертёж, Инженерная графика

Срок сдачи к 10 окт.

4 минуты назад

3д по фото

3D-модель, Компьютерная графика

Срок сдачи к 9 окт.

5 минут назад

Написать дипломную работу

Диплом, Психология и педагогика

Срок сдачи к 14 дек.

5 минут назад

без заголовка

Курсовая, Материаловедение и технология конструкционных материалов

Срок сдачи к 8 окт.

6 минут назад

сделать титульник в практической работе

Решение задач, Информационные технологии

Срок сдачи к 7 окт.

6 минут назад

написать контрольную работу по информатике

Контрольная, Информатика

Срок сдачи к 15 окт.

6 минут назад

Основы организации и управления производством

Курсовая, Организация производства

Срок сдачи к 18 окт.

6 минут назад

Решить задания от руки в тетради подробно

Контрольная, Начертательная геометрия

Срок сдачи к 5 окт.

6 минут назад

Социально-педагогическое сопровождение.

Тест дистанционно, Практикум по разработке иом .

Срок сдачи к 31 окт.

7 минут назад

Практические

Практическая работа, Психология консультирования

Срок сдачи к 7 окт.

7 минут назад

Рабочая тетрадь

Другое, Психология конфликта

Срок сдачи к 8 окт.

8 минут назад

Сварочное производство

Курсовая, Сварочное производство

Срок сдачи к 11 окт.

8 минут назад
planes planes
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Свежую базу РГСР», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно