Строение и свойства вещества. Изд. 2-е, переработанное. Розман Г.А. - 106 стр.

       массой свободного электрона. Где-то в середине зоны эффективная масса
       (так будем называть массу зонного электрона) становится бесконечно боль-
       шой. Это означает, что эффективная масса не эквивалентна инертной массе,
       которая является инвариантной, абсолютной характеристикой любого веще-
       ственного тела или частицы. При дальнейшем перемещении электрона к
       верху зоны эффективная масса изменяется не только по величине, но и по
       знаку (а инертная масса всегда положительная величина!). В верхней части
       зоны электрон ведёт себя как частица с отрицательной массой. В классичес-
       кой физике таких свойств у частиц не существовало. Эффективная масса –
       это чисто квантовое понятие и имеет математический смысл, оно вводится
       для того, чтобы понять некоторые явления, происходящие в твёрдых телах.
       (Напомним, что и энергетическая зона – это понятие, которое также помога-
       ет нам понять, что происходит с энергетическими состояниями атомов при
       объединении их в твёрдое тело, увидеть зону нельзя никакими приборами.
       Вместе с тем, использование такого образа позволяет не только понять свой-
       ства электронов в твёрдых телах, но и предсказать новые эффекты, в этом
       смысл введения подобных понятий в современной физике.)
             Частица с отрицательной эффективной массой и отрицательным
       электрическим зарядом эквивалентна по своим свойствам частице с
       положительной массой и положительным электрическим зарядом: у

                                       e   −e
       них одинаков удельный заряд       =    . Можно говорить о «мутаци-
                                       m −m
       ях» электрона при движении его в зоне. Такое поведение электрона
       при движении через зону объясняет, например, так называемый ано-
       мальный эффект Холла, который наблюдается в некоторых твёрдых
       телах (бериллий, цинк, кадмий, хром, железо, кобальт, свинец и др.).
            У этих веществ зонная схема соответствует случаю, изображён-
       ному на рис. 38. Свободными оказываются уровни, расположенные в
       верхней части зоны проводимости. Именно там электрон ведёт себя
       как частица с отрицательным электрическим зарядом и отрицатель-
       ной эффективной массой. При включении внешнего магнитного поля
       перпендикулярно (это даст максимальный эффект) направлению тока
       движущиеся электрические заряды под действием силы Лоренца от-
       клоняются в сторону, противоположную той, куда бы отклонялись
       обычные электроны, если бы они были носителями заряда. Этот эф-


       * Математическое обоснование понятия «эффективная масса» дано в Гл.4, §3.
                                                                             106




PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com