空穴电子对

什么是空穴电子对？空穴又称电洞，在固体物理学中指共价键上流失一个电子，最后在共价键上留下空位的现象，即共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴。下文我们将深入了解什么是空穴的内容

空穴的定义

空穴又称电洞，在固体物理学中指共价键上流失一个电子，最后在共价键上留下空位的现象。即共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴。

当满带顶附近产生p0个空态时,其余大量电子在外电场作用下所产生的电流,可等效为p0个具有正电荷q和正有效质量mp,速度为v(k)的准经典粒子所产生的电流.这样的准经典离子称为空穴.

空穴的特征:

1.荷电量与电子相等但符号相反,既荷+q;

2.有效质量数值等于价带顶空态所对应的电子有效质量,但符号为正,即mp=-mn;

3.速度为价带顶空带所对应的电子速度;

4.浓度等于空态密度p0;

空穴的原理

一个呈电中性的原子，其正电质子和负电电子的数量是相等的。现在由于少了一个负电的电子，所以那里就会呈现出一个正电性的空位——空穴。当有外面一个电子进来掉进了空穴，就会发出电磁波——光子。

空穴不是正电子，电子与正电子相遇湮灭时，所发出来的光子是非常高能的(即所谓的猝灭现象)。那是两粒子的质量所完全转化出来的电磁波能（通常会转出一对光子）。而电子掉入空穴所发出来的光子，其能量通常只有几个电子伏特。

半导体由于禁带较窄，电子只需不多的能量就能从价带激发到导带，从而在价带中留下空穴。周围电子可以填补这个空穴，同时在原位置产生一个新的空穴，因此实际上的电子运动看起来就如同是空穴在移动。

在半导体的制备中，要在4价的本征半导体（纯硅、锗等的晶体）的基础上掺杂。若掺入3价元素杂质（如硼、镓、铟、铝等），则可产生大量空穴，获得P型半导体，又称空穴型半导体。空穴是P型半导体中的载流子，为多子。

在半导体里，出现了空穴这样一个名词。 当参杂B进入Si内此时B会以B+e-=B-和Si形成稳定共价键，即每个B会接受一个电子(电子来自其他Si之间的共价键中的价电子)

使自己周围价电子变成4个才能和周围的4个Si形成稳定共价键故每加入1个B原子将产生一个空穴

空穴并不是真实存在的,只是对大量电子运动的一种等效,空穴的流动其实就是大量电子运动的等效的反运动,这从空穴的定义和特性就可以知道。


电子空穴对复合的形式有哪些

半导体中非平衡载流子的复合过程可以通过多种方式、即不同的复合机理来完成。这与半导体的能带结构紧密相关。

 对于具有直接跃迁能带（导带底与价带顶在Brilouin区的同一个k处）的GaAs、InSb、PbSb、PbTe等半导体，导带电子与价带空穴直接发生复合时没有准动量k的变化，可较容易地发生，这称为直接复合（竖直跃迁）的机理，这时非平衡载流子的寿命就由此直接复合过程来决定。

 而对于Si、Ge等具有间接跃迁能带（导带底与价带顶不在Brilouin区的同一个k处）的半导体，电子与空穴发生直接复合（非竖直跃迁）时将有动量的变化，则一般比较难于发生；但这类半导体如果通过另外一种因素的帮助，即可比较容易实现复合，这种起促进复合作用的因素往往是一些具有较深束缚能级（多半处于禁带中央附近）的杂质或缺陷中心，特称为复合中心。借助于复合中心的复合就称为间接复合（也称为Shockley-Read-Hall [SRH]复合），这时非平衡载流子的寿命就主要决定于复合中心的浓度和性质。关于非平衡载流子的复合，除了直接复合和间接复合以外，还有许多其它的复合机理，例如表面复合、Auger复合等。

经过我的具体讲解后，大家是否更加了解空穴了呢？希望大家一起好好学习，对你们的工作和生活有所帮助，投身于社会发展中去吧，为美好的未来而努力发展科技。

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