1樓:阿亮臉色煞白
有效質量並不代表真正的質量,而是代表能帶中電子受外力時,外力與加速度的一個比例係數(在準經典近似中,晶體電子在外力f*作用下具有加速度a*,所以參照牛頓第二定律定義的m*=f*/a*稱作慣性質量)。
定義:負的有效質量說明晶格對電子作負功,即電子要供給晶格能量,而且電子供給晶格的能量大於外場對電子作功。 有效質量概括了半導體內部勢場的作用,使得在解決半導體中電子在外力作用下的運動規律時,可以不涉及內部勢場的作用。
概念:將晶體中電子的加速度與外加的作用力聯絡起來,並且包含了晶體中的內力作用效果。
公式表示:
ft=mv′-mv0一般認為作用後的瞬間v′近似零故上述公式可簡化為ft=-mv0(公式中的負號表示f、v0反向)
iv稱為有效質量.如果移動中不受阻力則所有質點將完全偏聚在表面.由於金屬液體存在粘度於是第二相質點不可避免地受到移動阻力f
補充說明:
(1)因為在一般的載流子輸運問題中,可以把晶體電子(或空穴)看成是具有動量p= ħk(k是晶體電子的準動量)和能量e = p2/ 2m* 的粒子(量子波包),即認為晶體電子是帶有質量m*的自由粒子,m*就是晶體電子的有效質量。這就是所謂準經典近似,即把晶體電子看作為具有一定有效質量的經典粒子(能量與動量的平方成正比)。但是,終究有效質量是一個量子概念,所以有效質量不同於慣性質量,它反映了晶體週期性勢場的作用(則可正可負,並可大於或小於慣性質量)。
有效質量的大小與電子所處的狀態k有關,也與能帶結構有關(能帶越寬,有效質量越小);並且有效質量只有在能帶極值附近才有意義,在能帶底附近取正值,在能帶頂附近取負值。
(2)對於立方晶體,為了讓電導率是一個標量,可引入所謂電導率有效質量;例如si,導帶電子的電導率有效質量m**與導帶底的橫向有效質量mt*和縱向有效質量ml*的關係為m** = 3ml*mt*/(2ml*+mt*),價帶空穴的電導率有效質量mcp與重空穴有效質量mph*和輕空穴有效質量mpl*的關係為mcp = ( mph*3/2+ mpl*3/2 ) / ( mph*1/2 + mpl*1/2 ) ≈ mph*。
(3)此外,為了方便討論導帶底不在brillouin區中心的半導體(如si)中載流子的能態密度函式,還引入了所謂狀態密度有效質量。這種半導體的導帶底等能面是旋轉橢球面,則其中電子的有效質量不是一個分量(有一個縱向有效質量ml*和兩個橫向有效質量mt*);這種非球形導帶底的能態密度分佈函式比較複雜,但是如果把電子有效質量代換為所謂態密度有效質量mdn* =(ml* mt* mt*)1/3,則可以認為它的能態密度分佈函式與球形等能面的一樣。
對於有s個等價導帶底(能谷)的情況,電子的態密度有效質量應該更改為mdn* =(s2 ml* mt* mt*)1/3。對si,s=6, mdn*=1.08m0,mdp*=0.
59m0;對ge,s=4,mdn*=0.56m0,mdp*=0.37m0,;對gaas,等能面是球面,s=1,mdn* =m*。
類似地,對於價帶頂附近的情況,可同樣求得相同形式的能態密度分佈函式,並且空穴的狀態密度有效質量為mdp* = [ (mpl*)3/2 + (mph*)3/2 ]2/3。
有效質量可以通過所謂迴旋共振實驗來直接進行測量。因為當半導體處在恆定外磁場b中時,其中的載流子將作螺旋運動,迴旋頻率為ωc = q b / mn*,所以只要測量出迴旋頻率,即可得到有效質量mn*;實驗上,還在半導體上再加一個交變電磁場[頻率為微波~紅外光],當交變電磁場的頻率等於迴旋頻率時即發生共振吸收,則測量出此共振頻率即可。
2樓:匿名使用者
有效質量是物體的等效質量,它概括了半導體內部週期性勢場作用。使得在解決半導體中電子在外力作用下的規律時,可以不涉及內部勢場的作用。並且有效質量可以由試驗確定,可以很方便地解決電子的運動規律。
引入有效質量的用處:使討論晶體電子運動時,問題變得很簡單,否則幾乎不可能。
3樓:爻無殤
類似於慣性質量的倒數作用,但它一般是一個張量,其倒數稱為有效質量
有效質量的物理意義及引入有效質量的用處
4樓:匿名使用者
有效質量的物理意義:把晶體週期性勢場的作用概括到電子的有效質量中去,使得在引入有效質量之後,就可把運動複雜的晶體電子看作為簡單的自由電子。
引入有效質量的用處:使討論晶體電子運動時,問題變得很簡單,否則幾乎不可能。
參見中的有關說明。
5樓:器件原理
有效質量是物體的等效質量,它概括了半導體內部週期性勢場作用。使得在解決半導體中電子在外力作用下的規律時,可以不涉及內部勢場的作用。並且有效質量可以由試驗確定,可以很方便地解決電子的運動規律。
半導體有效質量的物理意義
6樓:朱玲
有效質量是用來把晶體電子典化的一個物理量,只有對能帶極值附近的電子才有效-----具有一定的有效質量,而能帶中部的電子,不能作為經典電子,這時有效質量無窮大
半導體中有效質量無限大有什麼物理意義?
7樓:匿名使用者
這個問題含義很深刻。
有效質量是用來把晶體電子經典化的一個物理量,只有對能帶極值附近的電子才有效——具有一定的有效質量;而對能帶中部的那些電子,並不能當作為經典電子,故這時有效質量為無窮大——有效質量無意義。可見,有效質量只能應用於能帶極值(能帶頂和能帶底)處的電子。
8樓:匿名使用者
簡單些就是說電子的有效質量無限大,可以類比經典的物體,質量大速度小。由於無限大,可以認為電子的速度為零,所以不參與導電。
半導體物理中 載流子的有效質量可以是負的,為什麼? 有什麼物理意義 ???
9樓:匿名使用者
你的這個問題是固體物理中的一個基本概念問題。
有效質量只有在能帶頂附近處才是負的,而能帶頂正好對應於brilouin區邊緣,因此有效質量在brilouin區邊緣處為負。當電子在外力作用下運動時,電子的動量增大,即波矢增大——向brilouin區邊緣移動;因為波矢為brilouin區邊緣處的k的電子波滿足布拉格反射條件,則電子波將要受到晶格原子的強烈反射,使得電子速度下降,從而隨著外力的作用,電子的動量不斷增大,但是速度卻是不斷地減小,這就意味著具有負的有效質量(p=m*v)。
10樓:匿名使用者
處於價帶頂部的載流子也就是空穴質量是按照電子的定義計算 用普朗克常數的平方除以能量函式對波失的二階導數 能量函式的曲線是開口向下的二次曲線 所以計算出得有效質量是負的。
11樓:肉甲空洞
載流子都是虛構的,只是一個代數符號,如同虛數i
12樓:
方便用牛頓力學計算而已,這樣就不用量子力學了。
半導體物理中 載流子的有效質量可以是負的,為什麼? 有什麼物理意義 ?
13樓:匿名使用者
這個問題是固體物理中的一個基本概念問題。
有效質量只有在能帶頂附近處才是負的,而能帶頂正好對應於brilouin區邊緣,因此有效質量在brilouin區邊緣處為負。當電子在外力作用下運動時,電子的動量增大,即波矢增大——向brilouin區邊緣移動;因為波矢為brilouin區邊緣處的k的電子波滿足布拉格反射條件,則電子波將要受到晶格原子的強烈反射,使得電子速度下降,從而隨著外力的作用,電子的動量不斷增大,但是速度卻是不斷地減小,這就意味著具有負的有效質量(p=m*v)。
什麼是有效質量?
14樓:嫦娥z號
它的準確名字叫速度阻抗和加速度阻抗!
阻抗(impedance)
在具有電阻、電感和電容的電路里,對交流電所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用z表示。阻抗由電阻、感抗和容抗三者組成,但不是三者簡單相加。
阻抗的單位是歐。在直流電中,物體對電流阻礙的作用叫做電阻,世界上所有的物質都有電阻,只是電阻值的大小差異而已。電阻很小的物質稱作良導體,如金屬等;電阻極大的物質稱作絕緣體,如木頭和塑料等。
還有一種介於兩者之間的導體叫做半導體,而超導體則是一種電阻值幾近於零的物質。但是在交流電的領域中則除了電阻會阻礙電流以外,電容及電感也會阻礙電流的流動,這種作用就稱之為電抗,意即抵抗電流的作用。電容及電感的電抗分別稱作電容抗及電感抗,簡稱容抗及感抗。
它們的計量單位與電阻一樣是歐姆,而其值的大小則和交流電的頻率有關係,頻率愈高則容抗愈小感抗愈大,頻率愈低則容抗愈大而感抗愈小。此外電容抗和電感抗還有相位角度的問題,具有向量上的關係式,因此才會說:阻抗是電阻與電抗在向量上的和。
對於一個具體電路,阻抗不是不變的,而是隨著頻率變化而變化。在電阻、電感和電容串聯電路中,電路的阻抗一般來說比電阻大。也就是阻抗減小到最小值。
在電感和電容並聯電路中,諧振的時候阻抗增加到最大值,這和串聯電路相反。
15樓:匿名使用者
有效質量很多出現在二體運動中.分析一個電子和一個原子核之間的運動,除去質心的
運動,還有環繞質心的運動.這樣相對運動中出現的了一個摺合質量m1*m2/(m1+m2),由於原子核的質量比電子質量大很多,這樣算下來,基本上還是等於電子的質量,其他地方還有許多有效質量,看去的模型不同會有不同的意義.以上說的是一個比較常見的有效質量
電子的有效質量及其意義是什麼?
16樓:匿名使用者
有效質量復
並不代表真正的質制量,而是代表能帶中電子受外力時,外力與加速度的一個比例係數(在準經典近似中,晶體電子在外力f*作用下具有加速度a*,所以參照牛頓第二定律定義的m*=f*/a*稱作慣性質量)。負的有效質量說明晶格對電子作負功,即電子要供給晶格能量,而且電子供給晶格的能量大於外場對電子作功。 (有效質量概括了半導體內部勢場的作用,使得在解決半導體中電子在外力作用下的運動規律時,可以不涉及內部勢場的作用。)
半導體物理中載流子的有效質量可以是負的,為什麼
17樓:電
在外場變化劇烈、其波長不能遠大於晶格常數的話,就需要考慮量子效應了,經典近似即失效。 而對於晶體中的電子,一般都滿足經典近似條件,故可以採用有效質量概念。實際上,能夠採用有效質量
如何有效執行全面質量管理，如何建立及有效執行質量管理體系
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