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zhangguangping木蟲 (著名寫手)
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【求助】關(guān)于周期性結(jié)構(gòu)矩陣元構(gòu)建細(xì)節(jié)【完結(jié)】 已有2人參與
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請(qǐng)教的問題是Quantum Transport Atom To Transistor(Datta S.)(全書下載地址:http://www.gaoyang168.com/bbs/viewthread.php?tid=2084009&fpage=1)書中的一個(gè)細(xì)節(jié),在第五章關(guān)于能帶的介紹中,從一維均勻情況,到二聚化情況,舉陣元的構(gòu)建還都能看懂,但是推廣到三維的時(shí)候,對(duì)矩陣元的構(gòu)造就不是很清楚了。 我抽取了第五章的相關(guān)部分:http://d.namipan.com/d/%e9%a1%b5 ... 3cae51b50e757e00200。 ![]() ![]() ![]() 書中說(shuō)Hnm是聯(lián)系N原胞和周圍的M原胞(這個(gè)地方是指的一個(gè)還是所有的周圍原胞?)的矩陣元,并且說(shuō)這個(gè)矩陣元是b*b維的,b是一個(gè)原胞中的基矢的數(shù)量。問題是,每一個(gè)矩陣元的表示形式是什么?如果還是和一維的情況一樣,用任意的兩個(gè)基函數(shù)去對(duì)H做內(nèi)積,那么這個(gè)矩陣的維度應(yīng)該和周圍的原胞的數(shù)量有關(guān)系吧?如果是Hnm表示的是只與周圍的最近鄰的一個(gè)原胞的相互作用,這個(gè)是b*b維的,并且認(rèn)為次近鄰的兩個(gè)原胞之間矩陣元為0(緊束縛近似)。那么為甚文中Consider any particular unit cell n (Fig. 5.2.1) connected to its neighboring unit cells m by a matrix [Hnm] of size (b×b), b being the number of basis functions per unit cell. 我對(duì)這個(gè)短話的理解是:原胞n與周圍相鄰的(所有的)M原胞之間的相互作用可以用一個(gè)b*b維的矩陣表示。 >>這樣理解是正確的。 如果理解成Hnm是N與周圍的一個(gè)緊鄰原胞之間的相互作用,正好是b*b的, 剩下的就是要想解決這個(gè)固體的能帶,需要寫出這個(gè)周期體系的矩陣,那么整個(gè)矩陣是個(gè)什么形式? 是把包圍N原胞的周圍的所有最近鄰的M都要寫在這個(gè)矩陣中嗎? 假如就像5.1.2圖中所示,N周圍就4個(gè)M,是不是H可以寫成H11 H12 H13 H14 H15 H21 H22 H23 H24 H25 H31 H32 H33 H34 H35 H41 H42 H43 H44 H45 H51 H52 H53 H54 H55 每一個(gè)Hnm都是一個(gè)b*b的矩陣,對(duì)角的位置是每一個(gè)原胞(現(xiàn)在總共有5個(gè)原胞,4個(gè)M(其實(shí)M和N也是等價(jià)的,周期性的結(jié)果),一個(gè)N)內(nèi)部的相互作用,次對(duì)角位置是這5個(gè)原胞中每?jī)蓚(gè)之間的相互作用矩陣,如果是最近鄰的,那么就會(huì)有不為零的矩陣元,如果不是,那么那個(gè)矩陣塊的矩陣元全部為零。 如果是這樣的話,這個(gè)矩陣的本征值就是b*5個(gè),而不是b個(gè)了。 >>這個(gè)矩陣形式是錯(cuò)誤的。 難道H=ΣHnm,這個(gè)就是一個(gè)b*b的矩陣了。 >>這個(gè)是正確的。 關(guān)于5.2.1式,把求和號(hào)寫開,(假如N在上面的編號(hào)是1的話)H11{Φ1}+H12{Φ2}+H13{Φ3}+H14{Φ4}+H15{Φ5}=E{Φ1},其中{Φi}表示第幾個(gè)原胞中的全部基函數(shù),是一個(gè)b*1的列陣。 這個(gè)就有點(diǎn)象格點(diǎn)表象里面的薛定諤方程: (Un + 2t0)ψn - t0ψn-1 - t0ψn+1 = Eψn 注:關(guān)于能帶的理論在固體物理上有比較詳細(xì)的講解,但是大多都是從解析的辦法做的。這本書中是從矩陣的角度講解的。雖然兩者是等價(jià)的,但是還是有點(diǎn)不習(xí)慣,并且矩陣的講解,更接近實(shí)際計(jì)算的形式。對(duì)理解程序中具體的計(jì)算流程比較有用。 推薦大家看一下這本教材。非常不錯(cuò),尤其是對(duì)以前的量子力學(xué)也是一個(gè)很好的回顧,并且datta能給你一個(gè)對(duì)以前量子力學(xué)中很多概念的全新觀點(diǎn),當(dāng)然有可能這些觀點(diǎn)以前自己已經(jīng)建立了。 整本書的講述采用矩陣力學(xué)的辦法,與編程運(yùn)算比較接近。 [ Last edited by zhangguangping on 2010-10-5 at 01:50 ] |

木蟲 (著名寫手)

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