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什麼是有效質量

有效質量是一箇描述晶體中載流子(電子空穴)在電場作用下的物理量,它反映了晶體週期性勢場對載流子運動的影響。在準經典近似中,有效質量被定義爲外力與加速度的比例係數,即慣性質量。有效質量的大小由晶體的E-k關係決定,它概括了半導體內部勢場的作用,使得在解決半導體中電子在外力作用下的運動規律時,可以不涉及內部勢場的作用。有效質量的概念也用於描述電子或空穴在運動中表現出來的靜止質量,其大小與遷移率有關,遷移率大意味着有效質量小。有效質量的測定通常利用電子迴旋共振的方法,或者通過計算能帶頂或底的二次微分的倒數來得到。

有效質量並不代表電子或空穴的真實質量,而是代表能帶中電子受外力時,外力與加速度的一箇比例係數。在晶體中,電子除了受到外場的作用力外,還受到晶體中離子和其他電子形成的內場力的影響。有效質量即是把內場力等價於電子質量部分的結果。

需要注意的是,有效質量的概念在不同的上下文中可能有不同的含義。例如,在磁學中,有效質量可能指的是在給定條件下,一箇磁體被認爲被有效磁化了的質量。然而,這種定義在固體物理學的上下文中並不適用。