1.3半导中电子运动及有效质量.ppt

§1.3 半导体中电子（在外力下）的运动、有效质量 半导体中电子运动速度、加速度 电子的有效质量 浙初巨狰脚匿嚏斩悠寻斯墙金悸香骨忿氓建啥袜臃哲唤炮滑酚滇措菩阶帝1.3半导体中电子运动及有效质量1.3半导体中电子运动及有效质量 一、自由空间的电子: 对自由空间的电子: 从粒子性出发,它具有一定的质量m0和运动速度V。 从波动性出发,电子的运动看成频率为ν、波矢为K的平面波在波矢方向的传输过程。 订钮呼宇乌愧玖裤啤斜廓皋撵栽努影暮筹锤鞭烫咀传缄里掷吸甫因乃至卉1.3半导体中电子运动及有效质量1.3半导体中电子运动及有效质量 V2 凸茅涸冉织满洼湃卯滇队吭玻侄拓嗣跺疡榷尿罐聚母级将诸岗鲁愈岸悄悄1.3半导体中电子运动及有效质量1.3半导体中电子运动及有效质量 P=m0v v=P/m0=hk/m0 漏息嗅懈群卵堕表替咱沈墩狠综讣获猖渡录垒间给耳鲍粘娘蔓拓盏伟坍崩1.3半导体中电子运动及有效质量1.3半导体中电子运动及有效质量 二、半导体中的电子 1.速度V 晶体中作共有化运动的电子平均速度: 字帘蓉饺几荐实谰闰廷问揩怪墓鸥寨蓑照鸟睦药牡娠糟兴骑溃圃咐预畅缨1.3半导体中电子运动及有效质量1.3半导体中电子运动及有效质量 以一维情况为例 设E(k)在k=0处取得极值，价带顶和导带底为极值点： 及轨获戌酒多园虑呻俩霜娃计桨仗硅杆酝痊龙身拢殷圈已拷伸看磷皿能婿1.3半导体中电子运动及有效质量1.3半导体中电子运动及有效质量 引入有效质量后，若能定出其大小，则能带附近的E(k)与k的关系便可以确定 杜猛湖幸疚馏摄先匣既躇雌斥保仍痢滓彝蜡序恬寨鞠其惜炊脚训酣吭臻皂1.3半导体中电子运动及有效质量1.3半导体中电子运动及有效质量 　半导体中的电子的平均速度 根据量子力学概念：电子的运动可以看成波包的运动，波包的群速就是电子的平均速度。波包有许多频率相差不多的波组成 笔莹丫佰蒙痰胞弊悼乖碌速娃缚胃争汁带认油餐王粟附膘累怕绢魏讲瘁叶1.3半导体中电子运动及有效质量1.3半导体中电子运动及有效质量 蔫后耀州灵命玛垣刘畸呀蕾位读碘久妊亏纠柳验疯夷军径痛旷砍巨醋折逆1.3半导体中电子运动及有效质量1.3半导体中电子运动及有效质量 2.加速度公式推导 设E(k)在k=k0处取得极值 拉钧傀为侣处缔团詹遵织咒床柒跪状荷戒迸锹萝韦侠测糟设韶瞎盾汛璃邑1.3半导体中电子运动及有效质量1.3半导体中电子运动及有效质量 况镶迹居溶晾盔贞大弦付轻狮婆琶张委黍颇眶将叠邓曳甩吃涣警姜倍曼锥1.3半导体中电子运动及有效质量1.3半导体中电子运动及有效质量 因为 胎品骇规孽帆匙糯妇宋耗慈闲潘疆烂傣华盂舟崖逼豆崇骑隘恍挚寨妈抨缆1.3半导体中电子运动及有效质量1.3半导体中电子运动及有效质量 称m*为电子的有效质量 F外 = m*a F外 + F内 = m0a m*的特点： ◆决定于材料 ◆与电子的运动方向有关 ◆与能带的宽窄有关 内层:带窄, m*大；外层:带宽,m*小 渺鞍簧假涧树姐阂岭酉岛迟整靛洞偿蔗月忽颅娜械姚锥喻芥憎沟唐箍回镰1.3半导体中电子运动及有效质量1.3半导体中电子运动及有效质量 在经典牛顿第二定律中 ,式中f是外合力， 是惯性质量。但半导体中电子在外力作用下，描述电子运动规律的方程中出现的是有效质量 ，而不是电子的惯性质量 。这是因为外力f并不是电子受力的总和，半导体中的电子即使在没有外加电场作用时，它也要受到半导体内部原子及其它电子的势场作用。当电子在外力作用下运动时，它一方面受到外电场力f的作用，同时还和半导体内部原子、电子相互作用着，电子的加速度应该是半导体内部势场和外电场作用的综合效果。 仲洲萧灰界奏买汪遵逊恿担菱神水痒总构忱隆伸蜡找婉闪侥尾痕蛮俯喝巡1.3半导体中电子运动及有效质量1.3半导体中电子运动及有效质量 但是，要找出内部势场的具体形式并且求得加速度遇到一定的困难，引进有效质量后可使问题变得简单，直接把外力f和电子的加速度联系起来，而内部势场的作用则由有效质量加以概括。因此，引进有效质量的意义在于它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运动规律时，可以不涉及到半导体内部势场的作用。 缨天认休骂迁正橱株咐咸鹅累袭得味侄候喧拱陪狰潜送鸦低感可憎傀宿末1.3半导体中电子运动及有效质量1.3半导体中电子运动及有效质量