凝聚态物理 > 材料科学
[提交于 2025年8月27日
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标题: 带隙形成理论:对布拉格衍射模型的替代方案
标题: Band gap formation theory: An alternative to the Bragg diffraction model
摘要: 能带,是固态物理中的一个关键概念,传统上通过电子波在晶体周期势场中的布拉格衍射来解释。 尽管被广泛接受,这一框架在二维系统中提出了基本问题,其中布拉格衍射——需要多方向波相互作用——简化为简单的干涉,因此无法解释能带的形成。 在本文中,我们引入了一种不依赖于布拉格反射的替代理论。 利用布洛赫波的薛定谔方程,我们将晶体晶格视为一组离散的观察点。 这种离散性引入了类似于信号处理中奈奎斯特频率的采样约束。 我们表明,当电子波数在周期势下变化而晶格间距保持不变时,能带自然地作为采样效应出现。 通过构建一个包含此效应的能量图,我们揭示出能带既源于波数的变化,也源于晶格作为离散采样器的作用,从而使能量曲线相对于奈奎斯特波数表现出平移和镜像对称性。 这种方法提供了能带形成的全新、物理基础的解释,并可以自然地扩展到更高维度。
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