유효질량

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유효질량에 대한 PPT자료 입니다.

목차

띠 이론
E-K relation
유효질량
띠 이론이란?

본문내용

띠 이론이란?
고체 내부의 전자는 특정한 범위의 에너지만을 가질 수 있는데 이러한 전자의 상태를 설명해주는 이론적인 모델.
고체 내의 전자가 가질 수 있는 에너지와 전자의 행동은 전자 주위에 있는 모든 입자의 행동과 관련되어 있다. 이것이 임의의 에너지를 가질 수 있는 자유 공간의 전자와 고체 속의 전자가 다른 점이다. 고체 속의 전자가 가질 수 있는 에너지의 범위를 허용된 띠라고 부르는데 고체 내의 전자는 이 범위의 에너지를 가질 수 없다. 띠 이론으로 고체의 여러 전기적 특성과 열 특성을 만드는 기술도 이 이론을 바탕으로 발전한 것이다.
E-K relation이란?
E-K relation 이란 wave vector인 k와 energy와의 관계라는 뜻이다
좀더 쉽게 설명하면 파(wave)에서 파장과 에너지와의 상관관계라고 말할 수 있다. 빛을 생각해 보면 파장이 짧을수록(k값이 클수록) 에너지가 커진다.
자유전자 에너지 식
E
k
유효질량이란?
결정 내부의 전자운동을 정하는 실효적인 질량.
띠이론에 의하면 결정 내부의 전자는 구성원자로부터 힘을 받음에도 불구하고 진공 속의 자유전자와 비슷한 운동을 한다
단, 전기장이나 자기장 등의 힘에 의해 가속될 때 보통 때와는 다른 질량을 가진 것처럼 움직이는데, 이것을 유효질량이라 하며 전자질량 과 구별하여 라는 기호로 나타낸다
유효질량 (effective mass) m *
실질적으로 유효질량 m* 은 텐서이다.
진공 속의 자유전자와는 달리 결정 내에서 전도 전자(일종의 자유전자)는 격자(원자핵)에 의한 주기적인 포텐셜 에너지의 영향을 받기 때문에 전자의 거동이 다를 것이다.
이와 같은 차이를 단순히 전자의 질량을 달리 하여 사용함으로서 진공 속의 자유전자에 관련된 방정식을 사용하여 결정체 내에서 전자의 거동을 해석한다.
물질 마다 전자의 유효질량은 다르다.

참고 자료

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고체 전자 공학
고체 물리학