Appunti delle lezioni di Fisica dello stato solido A+B - Polihelp.com

c°2006 Carlo E. Bottani Lezioni di Fisica dello Stato Solido 32
elacorrente vale
I v = X i
(−e) hv i i = X i
(−e) 1 ∂E k
~ ∂k =(−e) hv 3i =(−e) 1 ~
µ ∂Ek
= I c
∂k
k 3
(156)
La corrente totale è quindi I = I v + I c . Considerando un istante successivo
(t = t 2 ) si vede che il vettore d’onda e l’energia totali della banda
di valenza vanno progressivamente diminuendo mentre il vettore d’onda e
l’energia dell’elettrone di conduzione va aumentando. L’insieme degli elettroni
della banda di valenza si comporta quindi come un’unica particella di
carica positiva la cui energia va aumentando se la si conta nel verso negativo
a partire dalla sommità della banda (in realtà dal fondo, con la nuova convenzione)
con massa efficace positiva (almeno per piccoli vettori d’onda), come
illustrato nella figura seguente. A sinistra la rappresentazione aelettroniea
destra la rappresentazione mista a elettroni e buche.
E’ questo, sostanzialmente, il concetto di buca dal punto di vista dinamico
della rappresentazione a bande. La buca, in quanto particella positiva, può
anche essere pensata come localizzata spazialmente. Riferendoci ancora al
Ge drogato con atomi accettori trivalenti (per es. In), l’atomo sostituzionale
cattura un elettrone di valenza del Ge, diventando uno ione negativo, per
completare i legami tetraedrici. In questo modo rimane uno stato vuoto nella
banda di valenza che può essere descritto come una buca. La buca è attratta
dall’accettore. Sinchè si trova in uno stato legato localizzato (orbita attorno
all’accettore), essa può essere descritta come nella sezione Livelli delle impurezze
e i suoi livelli energetici si trovano nella banda proibita appena al di
sopra della banda di valenza. Se poi la buca viene ionizzata termicamente e,
successivamente, sottoposta ad un campo esterno essa può trasportare carica