Efektivní hmotnost: Porovnání verzí

Smazaný obsah Přidaný obsah
m nebo nebo
m typo
Řádek 27:
:<math>\varepsilon (\boldsymbol{k}) = Ak^2 \pm \sqrt{ B^2 k^4 + C^2 \left( k_x^2 k_y^2+ k_y^2 k_z^2+k_z^2 k_x^2 \right)} \ , </math>
 
což vede k tzv. zborcené energetické ploše. Parametry A, B a C jsou konstatykonstanty nezávislé na vlnovém [[vektor]]u. Toto chování je zde uvedeno, jako upozornění pro čtenáře, že pro nosiče je běžná spíše neparabolická energie vztahů vlnových vektorů.
Může to být zjednodušeno pro elektrony, které mají téměř minimální energii a kde je efektivní hmotnost stejná ve všech směrech, zde se hmotnost zaokrouhlí jako [[skalár]]ní <math>m*</math>:
 
Řádek 37:
 
==Derivace==
Ve volném elekronovémelektronovém modelu je elektronová vlnová funkce dána <math>e^{i k \cdot z}</math>. Pro vlnový balík je rychlost skupiny dána:
 
:<math> v = {{d \omega} \over {d k}}</math> = <math>{{1} \over {\hbar}} \cdot {{d \varepsilon} \over {d k}} </math>
Řádek 101:
 
== Experimentální určení ==
Efektivní hmotnost byla tradičně měřena pomocí [[Larmorova rotace|elektron-cyklotronové rezonance]], což je metoda ve které je mikrovlnámikrovlnná absorpce [[polovodič]]ů ponořena do magnetického pole procházejícího ostrým vrcholem, když se mikrovlnná frekvence rovná cyklotronové frekvenci <math>\omega_c = \frac{eB} {m^*}</math>. V posledních letech byla efektivní hmotnost spíše pomocí měření [[pásová struktura|pásové struktury]] technikou jako je úhlové řešení [[fotoemise]](ARPES) nebo nejpřesněji de Haas-van Alphenovým efektem. Efektivní hmotnost lze odhadnout pomocí koeficientu γ lineárního termínu ve specifických nízkých teplotách elektronu při konstantním objemu cv. Měrné teplo závisí na efektivní hodnotě hustotou stavů na úrovni Fermi a jako takovým je měřítkem úpadku stejně jako pásového zakřivení. Velké odhady nosné hmotnosti z konkrétních měření teploty daly vzniknout konceptu [[exotické atomy|těžkých fermionových]] materiálů. Vzhledem k tomu, že nosič mobility závisí na poměru životnosti nosiče kolize τ s efektivní hmotností, hmotnost může být v zásadě určena z měření transportu, avšak tato metoda není praktická, protože pravděpodobnost srážky nosiče většinou není známa předem.
 
== Význam ==
Jak ukazuje tabulka III-V, sloučeniny zaoženézaložené na GaAs a InSb mají daleko menší efektivní hmotnost mežnež čtyřboké materiály skupiny IV jakójako jsou Si a Ge. V nejjednodušším Drudově obrazu elektronického transportu je maximální dosažitelná rychlost nosičů náboje nepřímo úměrná efektivní hmotnosti: <math>\vec{v} = \begin{Vmatrix}\mu\end{Vmatrix} \cdot \vec{E}</math> kde <math>\begin{Vmatrix}\mu\end{Vmatrix} = \frac{e \tau}{\begin{Vmatrix}m^*\end{Vmatrix}}</math> s <math>e</math> [[elektrický náboj|elektricky nabitým]]. Konečná rychlost [[integrovaný obvod|integrovaných obvodů]] závisí na rychlosti nosiče a tedy na nízké efektivní hmotnosti, to je důvod proč se používají deriváty GaAs místo Si ve vysoko-širokopásmových aplikacích, jako jsou [[mobilní telefon]]y.
 
==Související články==