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(共12张PPT)
半导体中电子运动和有效质量
半导体中电子运动和有效质量
半导体中E(k)--k关系
半导体中电子运动 有效质量
半导体中E(k)--k关系
（自由电子）
半导体中电子运动 有效质量
半导体中E(k)--k关系
半导体中电子运动 有效质量
半导体中电子的平均速度
自由电子
1.3半导体中电子运动 有效质量
1.3.3 半导体中电子的加速度
半导体中电子运动 有效质量
半导体中电子的加速度
半导体中电子运动 有效质量
有效质量的意义
它概括了半导体内部势场的作用，是在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以不涉及到半导体内部势场的作用。特别是m n*可以直接由实验测定，因而可以很方便地解决电子的运动规律。
--当半导体上存在外加电场的时候，需要考虑电子同时在周期性势场中和外电场中的运动规律
有效质量
半导体中电子状态
1.1晶体结构和结合性质
1.2半导体中的电子状态和能带
1.3半导体中电子的运动 有效质量
1.4本征半导体的导电机构 空穴
1.5回旋共振
1.6硅和锗的能带结构
-
以一维情况为例，令dE/dKk=o=0,E(k=0)泰勒
展开
dE
1 d2E
E(k)=E(0)+
.k+
.k2+…
dk
k=0
2 dk2
k=0
1 dE
E(k)-E(O)=
.k2
2 dk
k=0
E(0):导带底能量
对于给定半导体是个定值
d2E
方2k2
E(k)-E(0)=
.k2
E(k)=Eo+
dk
k=0
2mn
定义能带底电
1 dE
子有效质量
mn
(具有质量的单位)
方2d2
k=0
导带底：E(K)>E(O),电子有效质量为正值
能带越窄，k=0处的曲率越小，二次微商就小，有效质量就越大
价带顶的有效质量
dE
1 dE
E(k)=E(0)+
k+
.k2+…
dk \k=0
2d2
k=0
-1
E
方2k2
E(k)=E。+
2mn
k=0
价带顶：E(K)-1
0
k(π/a)
一电子在周期性势场中的运动，用平均速度，即群速度来描述
一群速度是介质中能量的传输速度
布洛赫定理说明电子的运动可以看作是很多行波的叠加，它们
可以叠加为波包：而波包的群速就是电子的平均速度。
一波包由一个特定波矢k附近的诸波函数组成，则波包群速Vg为
1 dE
E(k)=E。+
方2k2
dk
2mn
k
市dk
mn
电子能量」
E=九o
能带极值附近的电子速度正负与
有效质量正负有关

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