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과학

브릴루앙 영역

브릴루앙 영역과학
영어
Brillouin zone
제1 영역
역격자 원점의 최근접 영역
경계 구성
역격자점 연결선의 수직이등분면
쓰임
주기적 계의 파동벡터 분류
제1 브릴루앙 영역은 역격자 원점에 다른 모든 역격자점보다 가깝거나 같은 점들의 영역이다. 역공간의 위그너 자이츠 셀에 해당하며, 결정의 전자와 포논 상태를 파동벡터로 분류할 때 사용한다.

역공간에서 나누는 영역

원점과 다른 역격자점을 잇고 각 연결선의 수직이등분면을 그린다. 모든 면에 대해 원점 쪽 반공간을 취한 교집합이 제1 영역이다. 같은 영역을 역격자 벡터만큼 옮겨 역공간을 채울 수 있다.

일차원 예

실공간 주기가 a이고 2π 규약을 쓰면 역격자 간격은 2π/a다. 원점의 최근접 영역은 −π/a에서 π/a까지다. 2π 없는 결정학 규약에서는 경계가 ±1/(2a)가 되므로 규약을 바꾸지 않고 두 경계 수치를 비교해서는 안 된다.

같은 상태의 중복 표현

주기적 계에서 역격자 벡터만큼 다른 파동벡터는 관련된 등가 표현을 가질 수 있다. 그래서 하나의 역격자 단위 영역으로 분류를 정리한다. 경계의 서로 다른 점이 역격자 벡터로 연결되는 경우가 있어 중복을 피하려면 경계 포함 규칙도 정해야 한다.

전자와 포논

띠 구조나 포논 분산은 브릴루앙 영역 안의 파동벡터에 따라 에너지와 진동수가 어떻게 달라지는지 나타낼 수 있다. 영역은 실제 결정 내부의 작은 공간 구획이 아니다. 또한 다른 원시 역격자 셀도 같은 상태 분류에 쓸 수 있으며 제1 브릴루앙 영역은 대칭성이 드러나는 선택이다.

관련 문서

역격자 / 위그너 자이츠 셀 / 단위 격자 / 띠이론 / 포논 / 브래그 법칙 / 벡터 / 브라베 격자