2022-2023学年高二物理竞赛课件：多能谷散射 耿氏效应

多能谷散射 耿氏效应 多能谷散射 耿氏效应 由于GaAs材料导带具有多能谷结构，而最低能谷和 次低能谷间的能量间隔较小，当电场强度达到一定 程度时，最低能谷的电子从电场中获得能量，使其 与次能谷的能量相当时，即会发生谷间散射，低能 谷 中的电子向高能谷中转移，并且随电场的进一步 增加，转移的电子越多，高能谷中的电子的有效质 量远大于低能谷的有效质量，两个能谷中的电子的 迁移率不同，高能谷的电子的迁移率很小，当电子 从低能谷转移到高能谷时，电子的平均漂移速度减 小，电导下降，因而在这个区域内会出现微分负电 阻现象。 在强电场下： 载流子的平均能量>>热平衡状态时的 载流子和晶格系统不再处于热平衡状态 载流子温度Te 晶格温度Tl 电场不是很强时： 载流子 声学波 电场进一步增强后： 载流子 光学波 极值点在坐标原点： mn*=0.068mo 极值点在(100)： mn*=1.2mo 称此效应为负阻效应 假设在τ时间内，电子交给晶格的能量为△E： (1) 较强电场 电子与晶格的碰撞主要是电子与声学声子碰撞，把声学声子看成质量为M的小球。 碰撞后，电子失去的能量为： （U为声子速度） 设电子温度等于晶格温度时的迁移率为μo (2) 强电场 设光学声子的频率为νo 散射后电子的能量变化为： → V与ε无关 $