520 likes | 721 Views
Einstein 1905 og Moderne Faststoffysik. Niels Egede Christensen, Fysik & Astronomi Aarhus Universitet; DK-8000 Aarhus C. Odense, April 2005. Det er ganske vist……. Oversigt I: Fotoelektrisk Effekt. 1. Grundlag : a. Lys: bølger eller partikler ?
E N D
Einstein 1905 og Moderne Faststoffysik Niels Egede Christensen, Fysik & Astronomi Aarhus Universitet; DK-8000 Aarhus C. Odense, April 2005 Det er ganske vist……..
Oversigt I: Fotoelektrisk Effekt. 1. Grundlag: a. Lys: bølger eller partikler ? b. Fotoelektrisk effekt : Problem i 1905 ? c. Einstens forklaring: Lys absorberes i kvanter. Konsekvenser: a. Elektrontilstande i et metal, b. Ferminiveau, løsrivelsesarbejde. Spektroskopi: a. Måling af elektroners dispersionsrelationer (båndstrukturer).
Oversigt II: Relativistiske Effekter: • Elektronens spin :1/2 !! • 2. Fermi-Dirac statistik, Pauli’s princip • 3. Masse-hastighed, Darwin, spin-bane kobl. effekter. • 4. Båndstrukturer, optiske effekter • 5. Bindinger, krystalstrukturer. • 6. Superledning. • 7. Bose-Einstein kondensation. • 8. Fotoelektronspektroskopi igen: Lyskilden !
Elektronernes maksimale kinetiske energi er uafhængig af lysets intensitet (I).
Den maksimale kinetiske energi vokser med frekvensen af lyset.
Au bånd (100). Teori Au(110). Expmt.
Fermiflade, direkte målt med PE og beregnet. Mazin et al., Phys.Rev.Lett. 79, 733 (1997). Damascelli et al., Phys.Rev.Lett. 87, 237702 (20019.
Relativistiske effekter 1: Elektronens spin. Fundamental forskel på ikke-relativistisk og relativistisk (Dirac) kvantemekanik. Bevægelsesmængdemoment ! Elektronen har spin 1/2. Fermion.
Relativistiske effekter 2: Indflydelse på båndstrukturerne. • Masse-hastigheds effekt: Øget masse, lavere energy, mindre ”Bohr radius”: Relativistisk kontraktion. • 2. Darwin skift: s-elektroners energi øges, fordi deres lokalisering på kernen øges (Heisenbergs ubestemthedsrelation.) • 3. SO: Spin-bane kobling giver anledning to opspaltning af visse energiniveauer.
Au; ikke-relativistisk. Au, relativistisk
C: s p 4 sp3 109.5o + + + Electron density distributed to the corners of a tetrahedron sp3 Hybridization of Atomic Orbitals 4 e- domains 4 hybrid atomic orbitals 4 sp3 orbitals 4 atomic orbitals 2s + 2px + 2py + 2pz yield
”gevinst/tab” forhold ved dannelse af sp-3 hybridisering.
High pressure phases: Current status (Summary by K. Syassen, MPI)
Li- oC8: Density of valence electrons highest at interstitial positions. NEC & Novikov, Sol. State Commun 119, 477 (2001). NE
Na- oP8 phase NEC, unpublished (2003).
Ba-IV: An incommensurate host/guest structure. Nelmes, Allan, McMahon, Belmonte, Phys. Rev. Lett. 83, 4081 (1999). V. Heine: ”As weird as they come”, Nature 403, 836 (2000) [Comment] :
Calculations: Eliashberg eq. and linear response (LMTO) (Lin and Dunn, PRB 33, 807 (1986): Drop in conductivity at 7 K and 22 GPa) NEC & Novikov, Phys.Rev. Lett. 86, 1861 (2001), and 2005 (to appear).
Röntgendiffraktion … Fotoel. Spektroskopi… Men…
Hvor kommer ”lyset” fra ? Synchrotron. EM stråling fra elektroner med hastigheder nær c. Stor acc. ved afbøjning.
ESRF Grenoble, F. Relativistisk lyskilde !
RESUMÉ: Relativistiske effekter: 1. Elektroner har spin ½ 2. Elektroner er Fermioner, ”adlyder ” Fermi-Dirac statistik. 3. Ændringer in elektronenergier medfører ændringer i kemi, strukturer, og optiske egenskaber. Masse-hastighed-, Darwin-, og spin-bane effekter. 4. To elektroner kan danne Cooper par: Superledning. 5. Magnetisme (ikke med her).
RESUMÉ: Fotoelektrisk Effekt: Lyskvantet hf ! Lys er bølger. Lys er ”partikler” Fotoelektronspektroskopi: Måler elektronernes bølgeegenskaber i krystaller. Partikler er partikler. Partikler er bølger.
Ka´ det bruges til noget ? natkikkert solcelle
GaAs, Lowesrt conduction band along (110). Spin splitting. PRL 55 2716 (1985).
Magnetooptic Kerr effect. CoPt (calc., lower panel) and FePt (expmt. (001))
Cs-III: Orthorhombic, C2221, (McMahon et al. PRL 87,255502(2001)).