JBO竞博有效质量是用来把晶体电子经典化处理的一个物理量,只有对能带极值附近的电子才有效哦
——极值附近有效质量才具有一定意义;而对能带中部的有些电子JBO竞博,(在a=π/2a处)并不能当作为经典电子。有效质量常常应用于能带极值(能带顶和能带底)处的电子。
晶体中的电子除了受到外场力的作用,还和晶格有相互作用,设外场力为F,晶格对电子作用力为F_{l},则电子的加速度为a=\frac{1}{m}(F+F_{l})=\frac{1}{m^{*}}{\cdot}F,但F_{l}具体多少? 无法得知,所以为了不显含这个复杂的F_{l},只得把F_{l}归结到电子的质量里。
在有效质量的测量实验中,电子在外场力F(外加电场、磁场)的作用下向布里渊区边界移动时,受到晶格的强烈散射作用(内场力F_{l})JBO竞博,当F_{l}=-F时,电子加速度为零,但是对于:a=\frac{1}{m^{*}}{\cdot}F,外场力F\ne0,所以只得有效质量为无穷大。
从物理直观上看,有效质量无穷大就意味着电子几乎不能动,也就是局域了。从能带上看,由于有效质量反比于能带的二阶导数,则二阶导数几乎为0, 意味着能带非常平缓JBO竞博。最近凝聚态物理领域比较流行的flat band就是这样的。
晶体中电子的有效质量不同于自由电子的质量,是因为计入了周期场的影响,而这种影响主要通过布拉格反射的形式在电子和晶格之间交换动量:
有效质量趋于无穷时,电子从外场中获得的能量全部交给晶格,这时,电子的平均加速度为零。
电子有效质量变为无穷大?应该没有这种假设吧?电子有效质量的物理含义是与其他物质(晶格、其他电子、磁性)的关联,无穷大应该是不实际的,无论什么状态的电子,只要能量足够大,还是可以把它打回自由电子状态的。所以请题主明确电子的有效质量变为无穷大的来源,文献。
电子受到的外力与晶格场力大小相等方向相反而抵消,外力对电子所做的功全部转化为晶格内能。