合金电子理论

研究合金中电子运动的特点与规律的理论

合金电子理论（alloys, electron theory of）是研究合金中电子运动的特点与规律的理论。合金是由两种或多种金属元素，或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的固体。

合金的相

依其组分比可有多种相，同一相的物质具有一定的化学成分、晶体结构和物性。Cu和Zn按不同比例制成的合金有多种相。当Zn含量小于30%时，Cu–Zn合金是α相，具有面心立方结构；而当Zn含量在50%左右，Cu–Zn合金是β相，具有体心立方结构。此外，Cu–Zn合金还有其他结构较复杂的几个相。对于这种以Cu、Ag、Au等贵金属为基的合金，每个原子的平均价电子数起主导作用，这就是电子相合金。

在AxB1-x合金中由于B在基质A的晶格中随机分布，合金中周期性不再完美，但能带理论的结果还具有一定意义。为此，早期人们提出一些简单的模型。

刚性能带模型

这是一种经验方法。对于某一类合金，设定一个固定能带的状态密度g(E)，E为价电子能量。价电子的密度由电子充填至费米能级EF的条件来决定。函数g(E)的形式参照材料的电子比热实验数据来选择。G.夫里德耳用此方法处理了含3d过渡元素的合金。

虚晶模型

许多学者对AxB1-x合金的势用设想的周期性势〈V〉来代表：〈V〉=xVA+(1－x)VB势的权重就是组分占有的百分数。在〈V〉代表的虚晶势场中运动的单电子，可用能带论的标准方法求得相应的能带结构。这个模型对元素A和B的势VA和VB差别不大的情况是一种不太差的近似。H.琼斯就是依此解释W.休谟–饶塞里的合金相与平均价电子数的经验关系。

虚晶模型是零级近似。基于各原子实对价电子的散射效应，1967年以来发展了一种“相干势近似”方法来研究合金的电子态和能谱，可自洽地逐级造出一个假想的晶体势，使不同原子的无序分布所产生的散射后果逐级地统计相消。这个方法虽然较繁，但在研究金属、半导体、超导体各自合金的电子结构和电子特性方面的应用，取得了与实验测量较符合的结果。

类型

如果合金组分适当，经过退火可形成有序结构，其中各种原子呈周期性排列，这就是有序合金。如二元合金CuxAu1-x当其组分满足化学式Cu3Au和CuAu时，就可由退火得到相应的有序合金。同成分的有序合金比无序合金的电阻率有明显降低。X射线衍射可直接证实这种有序合金的晶体结构。

其他合金系统

除了电子相合金外，还有由化学键起主导作用而结合起的金属间化合物，由组分原子半经之比起决定作用的间隙相，这两类合金的电子能谱均可用能带的标准方法来处理。

固体的多电子量子理论也可用于合金系统。在研究合金超导电性取得成功，在研究非磁金属中磁性杂质产生的近藤效应，以及在探索电子有效质量特别大的一类金属化合物——重费米子金属的微观机制方面，都取得了较好的结果。

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