有效质量的物理意义

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/03 12:53:05
有效质量的物理意义是什么 谢谢

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= ħk(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