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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 專業(yè)學科區(qū) » 物理 » 基礎物理 » 對于空穴的疑問
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alansia銀蟲 (小有名氣)
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對于空穴的疑問 已有2人參與
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1）空穴導電本質上是不是電子導電？ 一個能級上缺少一個電子 可以看作存在一個空穴 然后一個電子過來填充這個空穴 導致這個電子原來占據(jù)的地方變成了空穴 這就是空穴導電的過程吧 電子移動得慢 看成空穴在移動 不像在金屬中 電子移動得相當自由 2）空穴具有負的有效質量？ 3）空穴的自旋是不是指原來占據(jù)這個空穴的那個電子的自旋？或者說空穴的自旋和 與空穴占據(jù)同一能級的電子的自旋 相反？ 因為空穴是針對共價鍵而言 也就是一個能級上本來有兩個自旋相反的電子 自旋向上的電子被激發(fā)走了，這時剩下自旋朝下的電子占據(jù)那個能級。如果這個電子的自旋不變，那么這個能級上的空穴是不是自旋向上？ 4）關于激子Exciton exciton是 一個電子跟一個空穴(或者說一個帶正點的離子)由于庫倫吸引作用相互結合在一起 ，但是這個電子還沒有填充這個空穴 如果我們說三重態(tài)（triplet）的exciton 是不是就是說組成exciton的電子的自旋和空穴自旋方向相同，也就是這個電子自旋和占據(jù)空穴那個能級的電子自旋相反？ 如果我們說單重態(tài)（singlet）的exciton 是不是就是說組成exciton的電子的自旋和空穴自旋方向相反，也就是這個電子自旋和占據(jù)空穴那個能級的電子自旋相同？ 根據(jù)pauli排斥原理，三重態(tài)的exciton比單重態(tài)的exciton更加穩(wěn)定或者更加趨向于，能級更低一點。這正好與電子對的情況相反（三重態(tài)能級更高一點）。是不是這樣的？ |
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2樓2013-12-12 08:08:28
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alansia
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關于空穴的自旋，我咨詢了下同事，看了些文獻。 空穴的自旋與 原來占據(jù)其位置的 電子的自旋相反。 三重態(tài)激子的電子和空穴自旋之和為1，兩者的自旋分布有三種情況； 單重態(tài)激子的電子和空穴自旋之和為0，兩者的自旋分布有一種情況。 三重態(tài)激子比單重態(tài)的能量要低一點(對于同一個激子系統(tǒng)來說)，是因為空穴和電子之間的交換作用使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定，而要維持單重態(tài)激子不結合，需要高一點的能量。而三重態(tài)的電子對因為兩個電子不得不分布在兩個能級，所以體系能級比單重態(tài)電子對更加高一點。 |
4樓2013-12-14 17:17:10
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5樓2014-10-11 16:26:46
alansia
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對 激子是一個準粒子 所以有一個能級（順便說下，所有的粒子與準粒子都有能級 【固體物理里面喜歡將一群粒子的集體運動或者性質的變化看成是一個整體的運動或者性質的變化， 然后考慮這個整體的能級 從而引入準粒子 比如晶格振動（聲子） 一群電子的自旋按照方向而逐漸排列形成的自旋波（spinon） 庫倫作用帶來的晶格畸變（極化子） 所以準粒子只有概念和數(shù)學上面的意義 為了討論問題和計算的方便 而實際的物理圖像 則是涉及到標準模型里面的粒子及其性質的運動和變化 所以空穴導電本質上還是電子導電】 T1是三重態(tài)里面的第一激發(fā)態(tài) 也就是能量最低的三重態(tài) 也就是說還有能量更高的三重態(tài) 可以理解為形成三重態(tài)激子的電子所占據(jù)的能級更高 類似的 S1表示單重態(tài)里面的第一激發(fā)態(tài) 也就是能量最低的單重態(tài) 也就是說還有能量更高的單重態(tài) 可以理解為形成單重態(tài)激子的電子所占據(jù)的能級更高 10.1103/PhysRevLett.90.036601 10.1103/PhysRevB.68.094112 不過最關鍵的是 一定要區(qū)分電子能級 空穴能級 激子能級 這就好比受力分析時是拿一個質點作為對象還是幾個質點構成的系統(tǒng)作為對象 空穴是費米子 帶正電 自旋和最近時刻占據(jù)那個空穴的電子的自旋相反 就好比一個物體原來電中性的 現(xiàn)在被電離了 也就是丟失了一個負電荷 那么就帶正電 同樣 一個能級原來兩個電子占據(jù)著 自旋相反 一個自旋向上的電子被激發(fā)走了 形成空穴 那么空穴的自旋就向下 |
6樓2014-10-16 00:53:01
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1 你自己已經(jīng)回答了 2 導帶底空穴質量為負，價帶頂為正 詳細可以參見：http://gtwlx.jpkc.fudan.edu.cn/lec21.pdf 3 Holes can be thought of electrons with negative effective mass, and they DO have SPIN. It is mathematically more convenient to count "absence of electrons" rather than the nearly full bands - because valence bands of materials are typically full of electrons. But you could think of holes as particles, and there's nothing wrong with that. Ga Mn As is one material that has spin-polarized "holes" in it, so that can be a good example for you. But fundamentally, there's no difference between spin of an electron or an hole. It's the same thing. So I wouldn't even say they "can" have spin, instead they Do have spins but most of the time these are paired and no magnetic properties are observed . Reference https://www.physicsforums.com/threads/do-holes-have-spin.461032/ I must second that. Under some circumstances holes are also considered as very interesting for applications as they can have pretty long spin coherence times and there are many groups working on that, especially in nanostructures. See "Optical pumping of a single hole spin in a quantum dot" by Brian Gerardot et al., Nature 451, 441 (2008) and references therein, if you are interested in hole spins in nanostructures. Reference https://www.physicsforums.com/threads/do-holes-have-spin.461032/ 4 激子是波色子，可以觀測波色愛因斯坦凝聚，不存在pauli不相容問題 |
9樓2015-11-24 19:47:26
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