半导体中有效质量无限大有什么物理意义

2020-11-21 18:07:48 字数 4185 阅读 5473

1楼:匿名用户

这个问题含义很深刻。

有效质量是用来把晶体电子经典化的一个物理量,只有对能带极值附近的电子才有效——具有一定的有效质量;而对能带中部的那些电子,并不能当作为经典电子,故这时有效质量为无穷大——有效质量无意义。可见,有效质量只能应用于能带极值(能带顶和能带底)处的电子。

2楼:匿名用户

简单些就是说电子的有效质量无限大,可以类比经典的物体,质量大速度小。由于无限大,可以认为电子的速度为零,所以不参与导电。

半导体有效质量的物理意义

3楼:朱玲

有效质量是用来把晶体电子典化的一个物理量,只有对能带极值附近的电子才有效-----具有一定的有效质量,而能带中部的电子,不能作为经典电子,这时有效质量无穷大

半导体物理中 载流子的有效质量可以是负的,为什么? 有什么物理意义 ?

4楼:匿名用户

这个问题是固体物理中的一个基本概念问题。

有效质量只有在能带顶附近处才是负的,而能带顶正好对应于brilouin区边缘,因此有效质量在brilouin区边缘处为负。当电子在外力作用下运动时,电子的动量增大,即波矢增大——向brilouin区边缘移动;因为波矢为brilouin区边缘处的k的电子波满足布拉格反射条件,则电子波将要受到晶格原子的强烈反射,使得电子速度下降,从而随着外力的作用,电子的动量不断增大,但是速度却是不断地减小,这就意味着具有负的有效质量(p=m*v)。

有效质量的物理意义

5楼:阿亮脸色煞白

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m**与导带底的横向有效质量mt*和纵向有效质量ml*的关系为m** = 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。

6楼:匿名用户

有效质量是物体的等效质量,它概括了半导体内部周期性势场作用。使得在解决半导体中电子在外力作用下的规律时,可以不涉及内部势场的作用。并且有效质量可以由试验确定,可以很方便地解决电子的运动规律。

引入有效质量的用处:使讨论晶体电子运动时,问题变得很简单,否则几乎不可能。

7楼:爻无殇

类似于惯性质量的倒数作用,但它一般是一个张量,其倒数称为有效质量

有效质量的物理意义及引入有效质量的用处

8楼:匿名用户

有效质量的物理意义:把晶体周期性势场的作用概括到电子的有效质量中去,使得在引入有效质量之后,就可把运动复杂的晶体电子看作为简单的自由电子。

引入有效质量的用处:使讨论晶体电子运动时,问题变得很简单,否则几乎不可能。

参见“http://blog.163.***/xmx028@126/”中的有关说明。

9楼:器件原理

有效质量是物体的等效质量,它概括了半导体内部周期性势场作用。使得在解决半导体中电子在外力作用下的规律时,可以不涉及内部势场的作用。并且有效质量可以由试验确定,可以很方便地解决电子的运动规律。

半导体物理中载流子的有效质量可以是负的,为什么

10楼:电

在外场变化剧烈、其波长不能远大于晶格常数的话,就需要考虑量子效应了,经典近似即失效。 而对于晶体中的电子,一般都满足经典近似条件,故可以采用有效质量概念。实际上,能够采用有效质量

半导体物理学的问题

11楼:蓝调异域

头都看大了,半导体进行不同的掺杂会有不同特性,光电效应,磁电效应,压电效应等等,硅,硒,锗以及一些金属氧化物都是半导体材料

12楼:kiss忘

这样等于1张试卷,会做都不愿做,积分至少给200才会有人解答啊

13楼:内江东兴区互助

这道题的答案应该是,你要付出不低于100分的悬赏才会有人帮你解答。

14楼:匿名用户

啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊 我快疯了

有关半导体物理有效质量的问题

15楼:匿名用户

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

16楼:匿名用户

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~

半导体物理当中有效质量与温度的关系

17楼:清晨在云端

半导体( semiconductor),指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。如二极管就是采用半导体制作的器件。

半导体是指一种导电性可受控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的