空穴有效质量与电子相差多少，固体物理中的空穴的有效质量总是负的吗
来源：整理 编辑：亚灵电子网 2023-02-15 06:58:06
1，固体物理中的空穴的有效质量总是负的吗
你好！俺明年才学固体物理，到那时也许知道些，呵呵我的回答你还满意吗~~
2，半导体的空穴有效质量一般要大于电子有效质量为什么
有效质量指电子或者空穴运动中表现出来的静止质量，反映在迁移率上。迁移率大就意味着有效质量小。实际测试主要利用电子回旋共振的方法测定有效质量。当然，如果你有具体的能带结构，可以利用求能带顶或底的二次微分的倒数来求得有效质量。杂质主要有几种，一种是掺杂杂质，包括施主和受主，如P，As(施主），B,Ga（受主）；第二种是复合中心杂质，例如金等，可以通过加入这些材料在禁带内部形成杂质能级提高复合速度。缺陷，主要包括点缺陷（原子空位），位错和层错。杂质能级不一定都位于禁带之中，利用类氢模型可以计算杂质能级的位置。一般来说有：Ec-Ed=13.6eVxm*/(me2)其中m*为电子有效质量，m为电子质量，e为半导体介电常数。
3，空穴的速度
速度是能量的导数，电子和空穴的能量曲线关于X轴对称，它们的斜率是相同的，所以速度也一样。空穴的有效质量是负的啊，所以它的动量还是和电子的反号的满足动量守恒。
4，为什么空穴有效质量大于电子有效质量
有效质量并不代表真正的质量，而是代表能带中电子受外力时，外力与加速度的一个比例系数（在准经典近似中，晶体电子在外力F*作用下具有加速度a*，所以参照牛顿第二定律定义的m*=F*/a*称作惯性质量）。定义：负的有效质量说明晶格对电子作负功，即电子要供给晶格能量，而且电子供给晶格的能量大于外场对电子作功。 有效质量概括了半导体内部势场的作用，使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以不涉及内部势场的作用。概念：将晶体中电子的加速度与外加的作用力联系起来，并且包含了晶体中的内力作用效果。公式表示：Ft=MV′－MV0一般认为作用后的瞬间V′近似零故上述公式可简化为Ft=－MV0（公式中的负号表示F、V0反向）IV称为有效质量.如果移动中不受阻力则所有质点将完全偏聚在表面.由于金属液体存在粘度于是第二相质点不可避免地受到移动阻力F
5，半导体中空穴为什么有有效质量
因为一个空穴的运动是代表了价带中一大群价电子的相继运动，空穴不像导电电子那么自由，所以空穴的有效质量较大，相应的迁移率也就较低。空穴有运动啊，虽然是等效出来的运动，要知道空穴电流是在价带中的电流嘛
6，怎么从能带角度解释电子的有效质量绝对值小于空穴而迁移率高于
有效质量的来源是我们将带底附近的载流子能量做了简谐近似。也就是我们把载流子的能量对波矢k做级数展开，并保留到第二项。由于第一项是E对k的斜率为0；而在带底这个第二项，包含两个部分，一个是能量E对波矢k的二阶微分，还有一个波矢k的平方。我们知道波矢k又是和动量p正比，因此现在这个方程看起来就是一个系数乘上动能的平方，很像我们平时对动能的定义，于是我们就做了一个类比，将前面的那个E对k的二阶微分的导数类比于质量，这就是有效质量。简而言之，有效质量是我们在能量理论下做的一个类别，其直接的结论是有效质量与能带的曲率成反比。而导带的曲率比价带大，因此电子有效质量比空穴小。从物理角度上讲，价带电子近似自由，收到的散射和舒服更小；而空穴依旧受到原子核的束缚。在同样的外力作用下，电子看起来会比空穴轻。迁移率正比于载流子运动的平均自由时间，也正比于平均速度，因此反比于有效质量。更科学的解释同上，因为空穴运动时受到的束缚和散射比电子更多，因此他的迁移率没有电子大
7，有关半导体物理有效质量的问题
实验中测得同样场强，同样载流子浓度下空穴电流小于自由电子电流，说明在同样电场力下电子的加速度大于空穴的加速度，那么只好认为空穴质量比电子大一些喽~有效质量不是电荷量，所以空穴的有效质量与电子有效质量的大小跟成对产生没有多大关系。我半导体学的不精通，不能给出有效质量谁大谁小的确切解释。不过我觉得空穴毕竟是带正电嘛，貌似起码得带一个原子核，那么它的有效质量肯定远远大于一个电子咯。仅供参考咯
8，空穴的质量和质子相等么空穴的相对质量一般是多少啊
空穴并不是真实存在的,只是对大量电子运动的一种等效,空穴的流动其实就是大量电子运动的等效的反运动,这从空穴的定义和特性就可以知道;一个呈电中性的原子，其正电质子和负电电子的数量是相等的。现在由于少了一个负电的电子，所以那里就会呈现出一个正电性的空位——电洞。当有外面一个电子进来掉进了电洞，就会发出电磁波——光子。 电洞不是正电子，电子与正电子相遇湮灭时，所发出来的光子是非常高能的。那是两粒子的质量所完全转化出来的电磁波能（通常会转出一对光子）。而电子掉入电洞所发出来的光子，其能量通常只有几个电子伏特。
9，电子和空穴的浓度与费米分布的关系
费米分布函数f，状态密度函数g，对于作为载流子的电子，求Ec至无穷区间内的积分，得到的结果就是n;对于作为载流子的电子，求负无穷至无Ev内的积分，得到的结果就是p; ni^2为p*n，然后再代换一下就可以。因为空穴并不是真实存在的,只是对大量电子运动的一种等效,空穴的流动其实就是大量电子运动的等效的反运动,这从空穴的定义和特性就可以知道; 空穴的定义: 当满带顶附近产生p0个空态时,其余大量电子在外电场作用下所产生的电流,可等效为p0个具有正电荷q和正有效质量mp,速度为v(k)的准经典粒子所产生的电流.这样的准经典离子称为空穴. 空穴的特征: 1.荷电量与电子相等但符号相反,既荷+q; 2.有效质量数值等于价带顶空态所对应的电子有效质量,但符号为正,即mp=-mn; 3.速度为价带顶空带所对应的电子速度; 4.浓度等于空态密度p0;
10，有谁知道电子有效质量和惯性有效质量的区别
有效质量并不代表真正的质量，而是代表能带中电子受外力时，外力与加速度的一个比例系数（在准经典近似中，晶体电子在外力F*作用下具有加速度a*，所以参照牛顿第二定律定义的m*=F*/a*称作惯性质量）。定义：负的有效质量说明晶格对电子作负功，即电子要供给晶格能量，而且电子供给晶格的能量大于外场对电子作功。 有效质量概括了半导体内部势场的作用，使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以不涉及内部势场的作用。概念：将晶体中电子的加速度与外加的作用力联系起来，并且包含了晶体中的内力作用效果。公式表示：Ft=MV′－MV0一般认为作用后的瞬间V′近似零故上述公式可简化为Ft=－MV0（公式中的负号表示F、V0反向）IV称为有效质量.如果移动中不受阻力则所有质点将完全偏聚在表面.由于金属液体存在粘度于是第二相质点不可避免地受到移动阻力F补充说明：（1）因为在一般的载流子输运问题中，可以把晶体电子（或空穴）看成是具有动量P= ?k（k是晶体电子的准动量）和能量E = P2/ 2m* 的粒子（量子波包），即认为晶体电子是带有质量m*的自由粒子，m*就是晶体电子的有效质量。这就是所谓准经典近似，即把晶体电子看作为具有一定有效质量的经典粒子（能量与动量的平方成正比）。但是，终究有效质量是一个量子概念，所以有效质量不同于惯性质量，它反映了晶体周期性势场的作用(则可正可负，并可大于或小于惯性质量)。有效质量的大小与电子所处的状态k有关，也与能带结构有关（能带越宽，有效质量越小）；并且有效质量只有在能带极值附近才有意义，在能带底附近取正值，在能带顶附近取负值。（2）对于立方晶体，为了让电导率是一个标量，可引入所谓电导率有效质量；例如Si，导带电子的电导率有效质量mcn与导带底的横向有效质量mt*和纵向有效质量ml*的关系为mcn = 3ml*mt*/(2ml*+mt*)，价带空穴的电导率有效质量mcp与重空穴有效质量mph*和轻空穴有效质量mpl*的关系为mcp = ( mph*3/2+ mpl*3/2 ) / ( mph*1/2 + mpl*1/2 ) ≈ mph*。（3）此外，为了方便讨论导带底不在Brillouin区中心的半导体（如Si）中载流子的能态密度函数，还引入了所谓状态密度有效质量。这种半导体的导带底等能面是旋转椭球面，则其中电子的有效质量不是一个分量（有一个纵向有效质量ml*和两个横向有效质量mt*）；这种非球形导带底的能态密度分布函数比较复杂，但是如果把电子有效质量代换为所谓态密度有效质量mdn* =(ml* mt* mt*)1/3，则可以认为它的能态密度分布函数与球形等能面的一样。对于有s个等价导带底（能谷）的情况，电子的态密度有效质量应该更改为mdn* =(s2 ml* mt* mt*)1/3。对Si，s=6， mdn*=1.08m0，mdp*=0.59m0；对Ge，s=4，mdn*=0.56m0，mdp*=0.37m0，；对GaAs，等能面是球面，s=1，mdn* =m*。类似地，对于价带顶附近的情况，可同样求得相同形式的能态密度分布函数，并且空穴的状态密度有效质量为mdp* = [ (mpl*)3/2 + (mph*)3/2 ]2/3。有效质量可以通过所谓回旋共振实验来直接进行测量。因为当半导体处在恒定外磁场B中时，其中的载流子将作螺旋运动，回旋频率为ωc = q B / mn*，所以只要测量出回旋频率，即可得到有效质量mn*；实验上，还在半导体上再加一个交变电磁场[频率为微波~红外光]，当交变电磁场的频率等于回旋频率时即发生共振吸收，则测量出此共振频率即可。
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