gas eles homogen jellium

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Teoría de gases

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  • 3.1 Modelo del gas de electrones homogeneo (jellium)

    El gas de electrones sin interaccin en El gas de electrones sin interaccin en 3D, 2D y 1D

  • El gas de electrones libres en 3D, 2D (y 1D)

    Teora cuntica (modelo de Sommerfeld)

    Se desprecia la interaccin electrn-electrn

    Se desprecia la inhomogeneidad espacial de la red de ionessustituyndola por un fondo uniforme de carga positivasustituyndola por un fondo uniforme de carga positiva(neutralidad de carga)

    Sistema espacialmente homogneo

    nico parmetro: densidad electrnica LSVn /,/,/=

  • 3D

    = 2

    2

    2m

    h rkik

    eV

    rrr

    rr 1)( =

    ecuacin de Schrdinger

    plane waves

    kkkzyxmrrr

    h =

    +

    +

    2

    2

    2

    2

    2

    22

    2)(

    22

    222222

    zyxkkkk

    mm

    k++==

    hhr

    2D kkkyxmrrr

    h =

    +

    2

    2

    2

    22

    2

    1D kkkxm

    =

    2

    22

    2

    h

    )(22

    22222

    yxkkk

    mm

    k+==

    hhr

    m

    kk 2

    22h

    r =

  • kkkzyxmrrr

    h =

    +

    +

    2

    2

    2

    2

    2

    22

    2

    )(22

    222222

    zyxkkkk

    mm

    k++==

    hhr

    condiciones de contorno peridicas

    rki

    ke

    Vr

    rr

    rr 1)( =

    3D

    L

    condiciones de contorno peridicas

    (Born-von Karman)

    ),,(),,(

    ),,(),,(

    ),,(),,(

    zyxLzyx

    zyxzLyx

    zyxzyLx

    kk

    kk

    kk

    rr

    rr

    rr

    =+

    =+

    =+

    ,....2,1,0,2

    ,....2,1,0,2

    ,....2,1,0,2

    ==

    ==

    ==

    zzz

    yyy

    xxx

    nnL

    k

    nnL

    k

    nnL

    k

    3LV =

  • . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    ky

    kx

    Fzyx kkkm

    ====++++++++ )(2

    222

    2h

    kF kF

    kx

    ky

    kz

    . . . . . . . . . . . . .

    L

    2

    33)2()/2(

    1

    V

    Lk ========

    density in k-space

    kx

    kFk r = 3

    3

    42

    13/12 63.3)3( == Ar

    nks

    F

  • Densidad de estados por unidad de energa

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    ky

    kx

    d+

    k

    3

    2

    )2(422)(

    VdkkVd

    kshell== r

    L

    2

    0,2)(32

    2/3

    >=

    h

    m (por unidad de volumen)

  • kkkyxmrrr

    h =

    +

    2

    2

    2

    22

    2

    )(22

    22222

    yxkkk

    mm

    k+==

    hhr

    condiciones de contorno peridicas

    rki

    ke

    Sr

    rr

    rr 1)( =

    2D

    L

    condiciones de contorno peridicas

    (Born-von Karman)

    ),(),(

    ),(),(

    yxLyx

    yxyLx

    kk

    kk

    rr

    rr

    =+

    =+

    ,....2,1,0,2

    ,....2,1,0,2

    ==

    ==

    yyy

    xxx

    nnL

    k

    nnL

    k

    2LS =

  • . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    ky

    kx

    Fyx kkm

    =+ )(2

    222

    h

    kF

    . . . . . . . . . . . . .

    L

    2

    22 )2()/2(

    1

    S

    Lk ==

    density in k-space

    kFk r = 22

    nkF 2= 2D

    3/12 )3( nkF = 3D

  • Densidad de estados por unidad de energa

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    . . . . . . . . . . . . .

    ky

    kx

    d+

    k

    2D

    2)2(222)(

    SkdkVd

    kshell== r

    L

    2

    0,)(2

    >=

    h

    m (por unidad de superficie)

  • Densidad de estados por unidad de energa

    0)(2

    >=

    h

    m

    2D

    )(2

    m

    2h

  • kkkxm

    =

    2

    22

    2

    h

    m

    kk

    2

    22h

    =

    condiciones de contorno peridicas

    (Born-von Karman)

    ikx

    k eL

    x1

    )( =

    1D

    L

    )()( xLx kk =+ ,....2,1,0,2

    == nnL

    k

    2

    Lk = )( ?