1簡介

空穴
空穴又稱電洞(Electron hole),在固體物理學中指共價鍵上流失一個電子,最後在共價鍵上留下空位的現象。即共價鍵中的一些價電子由於熱運動獲得一些能量,從而擺脫共價鍵的約束成為自由電子,同時在共價鍵上留下空位,我們稱這些空位為空穴。

2原理

一個呈電中性的原子,其正電質子和負電電子的數量是相等的。當少了一個負電的電子,那裡就會呈現出一個正電性的空位——空穴;反之,當有一個電子進來掉進了空穴,就會發出電磁波——光子。
空穴不是正電子,電子與正電子相遇湮滅時,所發出來的光子是非常高能的(即所謂的猝滅現象)。那是兩粒子的質量所完全轉化出來的電磁波能(通常會轉出一對光子)。而電子掉入空穴所發出來的光子,其能量通常只有幾個電子伏特。
半導體由於禁帶較窄,電子只需不多的能量就能從價帶激發到導帶,從而在價帶中留下空穴。周圍電子可以填補這個空穴,同時在原位置產生一個新的空穴,因此實際上的電子運動看起來就如同是空穴在移動。
在半導體的製備中,要在4價的本徵半導體(純硅、鍺等的晶體)的基礎上摻雜。若摻入3價元素雜質(如硼、鎵、銦、鋁等),則可產生大量空穴,獲得P型半導體,又稱空穴型半導體。空穴是P型半導體中的載流子,為多子。
在半導體里,出現了空穴這樣一個名詞。 當參雜B進入Si內此時B會以B+e-=B-和Si形成穩定共價鍵,即每個B會接受一個電子(電子來自其他Si之間的共價鍵中的價電子)
使自己周圍價電子變成4個才能和周圍的4個Si形成穩定共價鍵故每加入1個B原子將產生一個空穴
空穴並不是真實存在的,只是對大量電子運動的一種等效,空穴的流動其實就是大量電子運動的等效的反運動,這從空穴的定義和特性就可以知道;

3定義

當滿帶頂附近產生p0個空態時,其餘大量電子在外電場作用下所產生的電流,可等效為p0個具有正電荷q和正有效質量mp,速度為v(k)的准經典粒子所產生的電流.這樣的准經典離子稱為空穴.
空穴的特徵:
1.荷電量與電子相等但符號相反,既荷+q;
2.有效質量數值等於價帶頂空態所對應的電子有效質量,但符號為正,即mp=-mn;
3.速度為價帶頂空帶所對應的電子速度;
4.濃度等於空態密度p0;
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