重空穴

王朝百科·作者佚名  2010-05-08
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锗、硅价带结构示意图

Si和Ge价带顶位于布里渊区中心k=0处,并且价带是简并的(若一个能级与一种以上的状态相对应,则称之为简并能级,属于同一能级的不同状态的数目称为该能级的简并度)。由于能带简并,Si和Ge分别具有有效质量不同的两种空穴,有效质量较大的(mp)h称为重空穴,有效质量较小的(mp)l称为轻空穴。另外由于自旋-轨道耦合作用,还给出了第三种空穴有效质量(mp)3,这个能带偏离了价带顶,空穴不常出现。对Si和Ge性质起作用的主要是重空穴和轻空穴。

Ge、Si以及III—V族化合物半导体的价带顶都是简并带,在不计入自旋-轨道相互作用时,价带顶是三重简并的(附加上自旋是六重简并的),如图中的(a)。计入自旋-轨道相互作用、分成三个带,上面两个带在Γ点简并,分别对应重空穴带、轻空穴带。下面一个带是由自旋-轨道耦合分裂出来的,如图中的(b)。轻、重空穴带带顶附近的E(k)函数为

其中+号和-号分别对应轻空穴和重空穴,这个结果形式不同于极值附近的泰勒级数展开式,不是简单的出现k 的二次项,而是在根号下出现四次项。

 
 
 
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