고체물리학입문(키텔) 6장

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본문내용

며칠동안 이러저러한 책을 뒤적이다가 물질의 띠 구조에 대해 몇 가지 생각나는 바가 있어 몇 자 적어본다.
사실 띠 구조를 수치적으로 계산하는 방법에 대해서 여러 해에 걸쳐 생각해 왔으나 제대로 깨우친 바가 없어서 심히 답답했다.
최근 들어 이 부분에 있어 몇 가지 개념들이 나를 혼란스럽게 하는 걸 알았다.
고체물리학 책을 보면 물질의 띠 구조를 설명할 때 항상 블로흐 정리로 부터 시작하는 것이 통상적이다.
전자가 주기적인 퍼텐셜의 영향을 받을 경우, 전자의 파동함수는 평면파의 파동함수에 퍼텐셜의 주기를 갖는 변조함수가 곱해진 모양으로 나타난다는 것이 이 정리가 말하는 바다.
학창 시절부터 드는 생각은 왜 뜬금없이 이 정리가 나오는 것인가였다. 펠릭스 블로흐는 이걸 어떻게 찾은 것인가?
여기에는 한 가지 숨은 가정이 있는데 그것은 바로 자유전자이론이다.
내 추측이긴 하지만 금속의 전도도 같은 성질을 설명하기 위해 도입된 자유전자이론의 연장선상에서 이 논의가 계속되고 있는 것이다.
물리학적 관점에서 물질의 띠 구조를 설명하기 위한 이론의 출발점은 바로 자유전자인 것이다.

참고 자료

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