Точка в электронной структуре материала, где энергия не зависит от направления движения.В электронной структуре материала узел — это точка в импульсном пространстве, где энергия электрона не зависит от направления его движения. Это означает, что в этой особой точке соотношение между энергией и импульсом электрона, известное как закон дисперсии, становится изотропным — одинаковым во всех направлениях. Узлы часто встречаются в материалах с высокой симметрией, таких как некоторые кристаллы или графен, и играют ключевую роль в определении электронных и оптических свойств материала.
Электронная зонная структура твердого тела описывает, как энергия электрона изменяется с импульсом. В узле зонная структура имеет точку, где поверхности постоянной энергии идеально сферичны, поэтому эффективная масса электрона одинакова во всех направлениях. Эта изотропия упрощает уравнения движения электронов, приводя к изотропным транспортным свойствам, таким как электропроводность. На практике узлы идентифицируются с помощью таких методов, как фотоэмиссионная спектроскопия с угловым разрешением (ARPES), которая напрямую отображает соотношение энергии и импульса.
Узлы важны при проектировании материалов для электронных устройств, так как изотропная дисперсия может приводить к высокой подвижности носителей и предсказуемому поведению в транзисторах и других компонентах.
В графене точки Дирака являются узлами, где энергия точно равна нулю, и электроны ведут себя как безмассовые релятивистские частицы.
