Akademik

ДЫРКА

ДЫРКА: квантовое состояние, не занятое эл-ном в энергетич. зоне тв. тела. Движение эл-нов в почти заполненной энергетич. зоне под действием внеш. электрич. поля эквивалентно движению Д., возникших у верх. края зоны, если приписать Д. положит. заряд, равный е, и энергию, равную энергии отсутствующего эл-на с обратным знаком. Д.— квазичастицы, определяющие, наряду с эл-нами проводимости, динамич. свойства эл-ной системы кристалла. Эффективная масса Д. обычно больше, а подвижность — меньше, чем у электронов проводимости.

В полупроводниках Д. образуются ок. верхнего края валентной зоны. В металлах и полуметаллах, где зона проводимости заполнена частично, понятие Д. иногда вводится как не занятое эл-ном состояние ниже Ферми уровня.

ДЫРКА: - квазичастица (фермион); наряду с электроном проводимости используется для описания электронной системы полупроводников, полуметаллов и металлов. Термин "Д." применяется в двух близких, но различных смыслах. 1) Возбуждённое квантовоесостояние многоэлектронной системы, характеризующееся тем, что одно из одноэлектронных состояний (заполнением к-рых сформировано многоэлектронное состояние) свободно. Энергия Д. E_д отсчитывается от энергии основного состояния (E_д/O). Если система электронов - вырожденный идеальный газ, то равновесная ф-ция распределения Д. N_д(E) - ф-ция Ферми (см. Ферми-Дирака распределение):

Здесь Т- темп-pa, E_F- ферми-энергия;E_д=E_F-E>0;E<E_F.
При образовании Д. освободивший место электрон может оказаться свободным, а может перейти в связанное (локализованное) состояние (напр., при образовании Д. путём введения в полупроводник акцепторов). Д. также может образоваться не только в свободном состоянии, но и в связанном (напр., на донорах).
2) Свободное при T=0К состояние в разрешённой энергетич. зоне с отрицат. эффективной массой т*<0. Существование Д. (в этом смысле) обычно обусловлено пересечением зон в металлах и полуметаллах или попаданием в валентную зону полупроводника энергетич. уровней акцепторов (состояния с т*<0 расположены вблизи "потолка" валентной зоны). Д. вводят в тех случаях, когда ферми-поверхностъ окружает свободные от электронов состояния (поверхность Ферми заполнена Д.).
Осн. черты динамики Д. (в обоих смыслах): в магн. поле Д. движется как положительно заряженная частица; с ростом энергии её скорость уменьшается. Возможность описания движения электронной системы проводников с помощью Д. обеспечивается тем, что электронный ток полностью заполненной зоны равен нулю.
Введение Д. помогает понять многие свойства ряда веществ: обратные знаки константы Холла (см. Гальваномагнитные явления), термоэдс (см. Термоэлектрические явления )и др.
Лит. см. при ст. Зонная теория. Полупроводники.
М. И. Наганов.