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tangbo金蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
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[交流]
金屬中有沒(méi)有空穴?
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| 請(qǐng)教大家一個(gè)問(wèn)題,金屬中有沒(méi)有空穴的概念。當(dāng)金屬中自由電子被轉(zhuǎn)移后,會(huì)不會(huì)像半導(dǎo)體一樣留下空穴? |
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看了這么多回帖,感覺(jué)很多童鞋對(duì)空穴的概念沒(méi)有深入的理解,我想這可能和我們的教科書(shū)有關(guān)。suting309和dawnlight感覺(jué)還是有比較厲害的。正如suting309說(shuō)的,要理解空穴的物理定義,空穴的引入是為了說(shuō)明導(dǎo)電機(jī)理,再具體說(shuō)就是載流子的輸運(yùn)特性。只能說(shuō)某種導(dǎo)電機(jī)理或者載流子輸運(yùn)行為表現(xiàn)為空穴特性,與空穴想對(duì)應(yīng)的是“自由電子”,注意這里的“自由電子”和我們經(jīng)常說(shuō)的電子不是一個(gè)等同的物理概念,它也是一種導(dǎo)電機(jī)理。所以不能說(shuō)半導(dǎo)體中有沒(méi)有空穴或電子,也不能說(shuō)金屬中有沒(méi)有空穴,只能說(shuō)某種導(dǎo)電機(jī)理是否是空穴導(dǎo)電,空穴導(dǎo)電其實(shí)也是電子導(dǎo)電,不過(guò)是多電子導(dǎo)電行為,不是自由電子導(dǎo)電行為,這個(gè)多電子滿足一定的關(guān)系,在布洛赫定理作用下,這些多電子表現(xiàn)出來(lái)的波矢與“自由電子”的正好相反。這樣才能理解空穴的hall效應(yīng)。希望能有個(gè)有威望的人出來(lái)重新寫(xiě)篇文章,來(lái)詳細(xì)探討這些概念,讓大家能深刻領(lǐng)會(huì)相關(guān)的基本概念。 |
| 空穴的概念,的確在解釋半導(dǎo)體載流子方面取得很大成功,但不是就只是半導(dǎo)體才有?昭ǖ母拍,是在能帶空間或是波矢k空間的概念,更深層次的理解,來(lái)自于費(fèi)米面附件的能帶結(jié)構(gòu)。通過(guò)測(cè)量hall電壓,可以判定是空穴還是電子導(dǎo)電,金屬,在一定條件下,也可以是空穴導(dǎo)電。 |
木蟲(chóng) (小有名氣)
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個(gè)人觀點(diǎn)認(rèn)為: 1. 首先要搞明白什么是金屬?或者所提金屬的定義; 2. 如果是基于傳統(tǒng)金屬材料的定義而言,金屬中不存在空穴;這個(gè)在半導(dǎo)體相關(guān)書(shū)籍中已經(jīng)有明確表示;另外,從邏輯而言,DRUDE的金屬電子氣體模型中沒(méi)有提高空穴;而空穴的引入是在半導(dǎo)體中引出的;半導(dǎo)體理論較金屬自由電子氣體理論晚;那么,半導(dǎo)體相關(guān)理論一定要滿足前面的定義,不能有沖突;可見(jiàn),金屬中沒(méi)有空穴。 3. 如果定義金屬是以:隨溫度降低,電阻率下降的材料為金屬。如bad metal,此時(shí)可以認(rèn)為有空穴。如鈣鈦礦結(jié)構(gòu)錳基氧化物中在低溫時(shí)為金屬行為,導(dǎo)電特征可以是電子型也可以為金屬型。這樣的金屬,其實(shí)電子并不是完全自由的,結(jié)合也是共價(jià)鍵結(jié)合?梢杂冒雽(dǎo)體中空穴的定義來(lái)進(jìn)行解釋皆可。 |
| DRUDE的金屬電子氣體模型中沒(méi)有提到空穴,可是這個(gè)理論太原始,在很多問(wèn)題上都無(wú)法解釋清楚。半導(dǎo)體理論對(duì)半導(dǎo)體很成功,空穴的概念不是半導(dǎo)體材料才有的特定產(chǎn)物,不拿氧化物來(lái)說(shuō),就拿純的金屬來(lái)說(shuō),比如說(shuō)鐵吧,連它的spin能帶都講在電子還是空穴型上的分布。空穴的物理定義,是看費(fèi)米面附件的能帶結(jié)構(gòu),這是和輸運(yùn)相關(guān)的。在金屬Be,Zn,Cd中,空穴導(dǎo)電導(dǎo)致的正hall系數(shù)也很能說(shuō)明,金屬中也是有空穴的。只是這樣的例子比較少,所以一般書(shū)籍就按簡(jiǎn)單的能帶模型來(lái)說(shuō),金屬中不存在空穴。 |
金蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
木蟲(chóng) (著名寫(xiě)手)
銅蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
禁蟲(chóng) (知名作家)
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至尊木蟲(chóng) (著名寫(xiě)手)
木蟲(chóng) (著名寫(xiě)手)
金蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
金蟲(chóng) (小有名氣)
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我也說(shuō)說(shuō)。 從能帶理論來(lái)說(shuō):當(dāng)滿帶頂附近產(chǎn)生p0個(gè)空態(tài)時(shí),其余大量電子在外電場(chǎng)作用下所產(chǎn)生的電流,可等效為p0個(gè)具有正電荷q和正有效質(zhì)量mp,速度為v(k)的準(zhǔn)經(jīng)典粒子所產(chǎn)生的電流.這樣的準(zhǔn)經(jīng)典粒子稱(chēng)為空穴. 而金屬只有導(dǎo)帶,沒(méi)有滿帶和空帶。從而金屬不會(huì)有電子從滿帶躍遷到空帶形成空穴。 看了夕陽(yáng)西下的說(shuō)明,認(rèn)為內(nèi)層電子的躍遷形成空穴。這是可能的,不過(guò)太難了,除非被X射線、伽馬射線或宇宙射線轟擊。 |
鐵桿木蟲(chóng) (著名寫(xiě)手)
專(zhuān)家顧問(wèn) (著名寫(xiě)手)
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專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn): +213 |
版主 (文壇精英)
銅蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
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在下認(rèn)為,可以從費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)分布的角度理解。以Na為例哈,在0K下,費(fèi)米能級(jí)Ef0以下的能級(jí)均填充有電子,此時(shí)的導(dǎo)電為電子導(dǎo)電。在非0K時(shí),費(fèi)米能級(jí)下降,同時(shí)一部分電子由于熱激發(fā)而躍遷到Ef之上的能級(jí),距離在幾個(gè)KBT范圍內(nèi),而在Ef下同樣也會(huì)出現(xiàn)電子的空位。空位的移動(dòng)(即空穴)對(duì)金屬的導(dǎo)電有貢獻(xiàn)。此時(shí),電子和空穴共同充當(dāng)載流子。不過(guò),我也在想,它們會(huì)不會(huì)復(fù)合。一旦復(fù)合就會(huì)輻射能量,這一點(diǎn)是我所疑惑的。呵呵 這是在下的理解,望蟲(chóng)友們大牛們批評(píng)指正哈。 |
至尊木蟲(chóng) (著名寫(xiě)手)
鐵桿木蟲(chóng) (著名寫(xiě)手)
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空穴是一個(gè)物理概念而不是一種粒子,在半導(dǎo)體中空穴的定義是非滿帶大量電子集體運(yùn)動(dòng)的等效,用來(lái)簡(jiǎn)化在某些方面的計(jì)算,如此來(lái)說(shuō)如果一個(gè)電子在某種作用下被激發(fā)到其他的狀態(tài)而在原狀態(tài)下留下空位就可以說(shuō)產(chǎn)生了空穴,那么在理論上說(shuō)空穴是在金屬中存在的,而其作用是簡(jiǎn)化對(duì)金屬中載流子運(yùn)動(dòng)的描述,在能帶論中,空穴具有負(fù)的有效質(zhì)量,在對(duì)金屬中電子進(jìn)行計(jì)算時(shí)所得到的負(fù)有效質(zhì)量也可以被認(rèn)為是空穴,照這種理論在金屬中也是存在空穴的。 感覺(jué)樓主的問(wèn)題還是把空穴理解成了一種粒子,而不是為了簡(jiǎn)化計(jì)算或描述而引入的一種假設(shè)。 說(shuō)的不對(duì)的地方,請(qǐng)大家指正。 |
金蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
銀蟲(chóng) (著名寫(xiě)手)
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