準電子

準電子

準電子,是按照固體的能帶理論,在晶體周期場中運動的電子;它的能量-準動量關係是與自由電子的能量-動量關係不同的。在某個能量極值附近,也可類比自由電子的質量而定義有效質量。這是在單電子近似意義下的,如果進一步考慮到電子和電子、電子和點陣振動的複雜的相互作用,電子運動在一定條件下還可以用一個等效的粒子來描述,這個等效的粒子常常稱作準粒子。

準電子

正文

由於庫侖作用,一個電子會排斥其他電子,同時吸引正離子,結果導致兩方面的修正:
① 每個電子,都排斥周圍的電子,這相當於周圍有淨的正電荷雲圍繞著它,抵消了它產生的電場,使它的作用從長程的庫侖作用變為禁止了的短程作用。如果把這個短程作用略去,“電子”可作為準獨立處理,但這裡的“電子”已是電子和跟隨它的正電荷雲的複合體──準電子。它的有效質量也是經過庫侖作用修正後的有效質量mc。其次,由於粒子間的短程作用會導致粒子狀態的變化,躍遷到其他狀態去。故一個能量大於費密能量的粒子一旦注入晶體,它不能處於一個定態,經過一定的時間,超過費密能的多餘能量(激發能)通過相互作用分散到整個系統中去,所以它的能量不是確定的。而有一個能量的寬度,或者說,原來的狀態具有壽命。只有壽命較長,能量寬度小於能量本身,獨立粒子的圖像才有意義。分析表明在費密面鄰域的電子,衰減是慢的,即準電子的圖像適用。
② 電子和點陣相互作用是吸引鄰近正離子,使它們發生位移,從而產生周圍點陣的極化。電子運動時,點陣極化也隨之運動,因此,這樣的粒子就成為電子和跟隨它的點陣極化的“複合體”,這會改變電子的有效質量,也會影響電子-電子間的相互作用;同時,電子-點陣的相互作用也會導致電子和點陣波的散射,而使電子具有一定壽命。
綜上述,考慮了電子之間的相互作用和電子-點陣的相互作用,可以在一定意義下,把電子看作是一個能譜(能量-準動量關係)與原來的單電子能帶不同的,並且有一定壽命的準電子。

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