电热效应机理分析

分析了电热产生的机理,认为,绝缘体材料中的电热是由于外电场作用使价电子能态升高,改变了构成材料的价电子空间位置,使得晶格势场分布发生了变化,价电子系统处于高能状态.价电子系统由高能状态向低能状态转变的过程,对应于导体由热学非平衡态向平衡态——热学最可几状态转变,此时以热的形式放出多余能量,即表现为电热.导体载流时,载流子在作宏观定向运动,当其靠近原子实时,由于在晶格势场中的能态降低,故以热的形式放出多余能量,这就是通常所说的电流热效应.其实,电热与载流子宏观定向运动无关,例如,处于超导载流态的超导体内,虽然有载流子的宏观定向运动,但没有电热产生.电热产生是与价电子能态变化紧密相关的.     

大电流弧光放电机理讨论

用电磁学理论结合能带理论讨论了弧光放电机理问题,认为在大电流的条件下,电极上能够产生大量的焦耳热使得阴极上的自由电子在晶格势场中的能态升高;由于大电流可以使得大量载流子参与定向运动,当电极断开时,大量载流子的定向运动动能转化为阴极上自由电子在晶格势场中的电势能,进一步升高阴极上自由电子在晶格势场中的能态;由于大电流使得阴极上聚集的自由电子数量巨大,从而在阳极和阴极间产生强电场,在两极间强电场的作用下,可以产生场致发射。解释了弧光放电过程申的负伏安特性;分析了弧光放电过程,比较了热电子发射和场致发射的联系与区别。     

处于静电平衡状态导体上的电势与导体内部自由电子能态关系研究

讨论了热运动与导体内自由电子能态的关系和导体处于静电平衡状态时内部自由电子能态问题,认为,传统物理学中关于＂导体内自由电子的热运动能量＂是一种不确切的提法,实际上,电子把从外界吸收的热能转化成了在晶格势场中的电势能。证明了处于静电平衡状态的导体,其内部自由电子处于相同的能量状态,给出了等势体物理意义的说明。给出了一种测量导体内自由电子之间相互作用库仑斥力势能的一种方法。     

关于金属原子中哪些电子能产生光电效应的探讨

根据动量守恒和能量守恒定律分析，静止电子和自由电子不是产生光电效应的电子．再根据电子非量子化的状态和原子实的极化及轨道贯穿分析，可知能产生光电效应的是原子中量子化轨道上的价电子．     

超晶格量子阱中的量子力学效应

半导体超晶格由于其特殊的结构,产生了许多新的量子现象.以GaAs/AlAs结构为例,运用薛定谔方程,结合边界条件,对量子阱现象进行了浅析,求得阱中的二维电子气在沿材料生长方向上的能级是分立的,即量子阱中由于局域效应存在着一系列的子能级,且从电子的能态密度的定义出发,计算出其二维电子的能态密度与能级无关.     

通电导体中电子的速度分布规律

把导体大量自由电子看作一个系统，采用独立子系的方法来推导通电导体自由电子的速度分布，从而得出通电导体中电子的速度分布仍服从麦克斯韦速度分布规律。     

半导体中的强电场效应

本文,从教学的角度出发,避开繁琐的数学推导,对半导体中的各种强电场现象,如热电子、反向 PN 结隧道效应(齐纳击穿)和雪崩击穿以及正向 PN 结的隧道效应(江崎效应)等以能量的观点试作说明。在金属中,由于自由电子的浓度 n 大,电导率σ=ne~2τ/m 也大。在强电场 E 的作用下,流过的电流 J=σ·E 是很大的。由于焦耳热的散失,温度上升到一定程度而趋于稳定值。因此,在金属中能较好地遵从欧姆定律。然而在半导体中,因为 n、σ小,当逐步加大电场时,σ成为电场的函数,也就是出现非线性传导现象,即偏离欧姆定律的强电场效应。     

哈密顿正则方程与稳恒电流电路

用完整系哈密顿正则方程研究了稳恒电路中的能量转换问题,认为在多种保守力作用的体系中研究质点的能态问题,必须将研究对象分别与其有一种保守力作用的物体划分在一个系统内,以构成不同的系统;计算研究对象在一个系统中的能量,必须将其他系统对研究对象作用的保守力视为广义力,考察广义力对研究对象做功的结果,分析研究对象在该系统中的能态变化,即哈密顿正则方程仅适用于一种保守力场中研究对象能态的研究。分析了外电场对晶格势场的作用,认为电流的磁场力和霍尔电场力是稳恒电路中的广义力,霍尔电势是载流子在晶格势场中电势能的增量,因此,在通电时,载流子在晶格势场中的电势能增加,能态升高。同时分析了载流子对比热贡献的物理机制和超导二级相变的发生机理,认为载流子将吸收的热量转变成其在晶格势场中的本征能量而能态升高;在二级相变点附近,比热跃变说明价电子在晶格势场中的电势能发生了跃变,价电子在晶格势场中的受力发生了跃变。同时给出了本征能态的物理意义说明,本征能态是指价电子在晶格势场中的电势能与动能相对应的能态,不同的价电子在实空间中的不同位置只要处于同样的能态,则其在晶格势场中的电势能和动能有相同的数值。     

固体材料中原子核外价电子能态变化研究

研究了改变材料中价电子能态的方式问题,结果表明,温度、材料体积、外场和掺杂是改变材料内价电子能态的四种方式,指出,材料体积对价电子能态的影响主要表现在0 K时能带的形成;温度和外场对价电子能态的影响,主要体现在对价电子轨道运动能量的影响上;掺杂改变了晶格势场的分布,从而改变了价电子在晶格势场中的电势能,改变了价电子的能态.     

含合金元素γ-Fe晶胞价电子结构及其对相变过程的影响

利用固体与分子经验电子理论,对奥氏体中含合金元素γ-Fe晶胞的价电子结构进行了计算分析.结果表明,合金元素溶入γ-Fe晶胞后,其价电子结构发生了较大变化,Fe原子杂化态向较高杂阶迁移,其相结构因子均有不同程度的增加.同时晶胞内形成了由强键组成的八面体结构,阻碍了原子的移动,使得γ-Fe晶胞在相变过程中产生"类拖曳效应",提高过冷奥氏体的稳定性,亦会延缓马氏体相变的进程.     

有机共轭聚合物材料中的齐纳隧穿

基于扩展的SSH模型,采用非绝热动力学方法,研究高电场下一维有机共轭聚合物的电性质.发现在足够高的电场下,价带中的电子可以穿过带隙进入导带,即有机聚合物中的齐纳隧穿现象.伴随电子的带间隧穿,带隙消失,发生从绝缘体(半导体)到金属的相变(I-M 相变),晶格结构同时发生重大变化.     

金属Mo的价键结构随温度和压力的变化

根据能形法确定金属Mo的价键结构,并研究金属Mo的价键结构随温度和压力的变化。研究结果表明:室温时,金属Mo的外层价电子数为e c4.910 4(dc2.700 4+sc0.560 0+p1c.650 0)e1f.089 6,单键半径为0.128 08 nm;随着温度升高,金属Mo的共价电子减少,近自由电子增加,但在固相范围内变化不大;随着温度升高,键长增长,键价降低,键能也降低;零压时金属Mo的外层价电子数为e c4.903 2(dc2.703 2+sc0.560 0+p1c.640 0)e1f.096 8,单键半径为0.128 04 nm;随着压力的升高,金属Mo的共价电子增加,近自由电子减少,晶体的共价性增加,金属性减弱,且键长缩短,键价增大,键能降低。     

金属串配合物[CoMCo(dpa)4(NCS)2](M=Co,Ni,Pd,Pt)结构和自旋过滤性质研究

应用密度泛函理论B3LYP方法对金属串配合物[CoMCo(dpa)4(NCS)2](1:M=Co, 2:M=Ni, 3:M=Pd, 4:M=Pt; dpa=dipyridylamide)的成键性质和自旋过滤效应进行了研究,结果表明：配合物1的基态为二重态,Co36+金属链形成三中心三电子键(2nb1*0);而配合物2~4的基态均为反铁磁耦合单重态(AF态),对应的最低能量高自旋态(HS态)分别为三重态、七重态和七重态,单电子分布在两端Co原子上,[CoMCo]6+链具有三中心四电子键(2nb1*1)。由分子轨道能级图和PDOS图分析得到配合物1~4均具有自旋过滤效应,电子传输通道主要为-自旋nb轨道,与费米能级的距离大小为1234。电场作用下,1~4的高电势端Co2―N4键增长而低电势端Co3―N7键缩短,Co―M平均键长略为缩短,Co―M键增强;电场作用下金属原子的自旋密度和电荷密度变化很小,电磁性质稳定;电场作用下nb轨道分布仍保持沿金属轴方向离域,LUMO-HOMO能隙减小,有利于电子输运。     

载有稳恒电流导体内净电荷和导体内外电场分布

作者从运动电荷在磁场中受到洛仑兹力作用和能量守恒出发，阐明了载有稳恒电流的导体内部净电荷不为零和导体内，外部均存在电场强度的径向分量。     

恒定电流密度分布与霍耳电场

研究了恒定电流场中电流密度沿导体径向的分布和霍耳电场产生的机理及作用,结果表明,沿径向载流子密度增大、载流子定向运动速度增大,载流子在晶格势场中的能态逐步升高;无论在载流的导体内还是在处于超导载流态的超导体内都存在着径向的霍耳电场;霍耳电场的存在是载流子力学平衡的必备条件,霍耳电场关于径向的线积分是载流子在晶格势场中能量增量的量度.霍耳电场与电流磁场的坡印亭矢量表示了电流能量的传输方向,同时证明了焦耳热来源于载流子在晶格势场中的能态变化——从高能态向低能态跃迁,它可以用导体内的轴向电场和电流磁场的坡印亭矢量来表示,导体外表面附近的电场来源于载流子的运动状态变化,而不是直接来自于电源.用处于载流超导态的超导体不存在轴向电场的事实,说明了载流导体内的轴向电场并不是稳定分布的电荷产生的.