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結晶中の電子の有効質量以外の有効質量についても言及 |
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'''有効質量'''（'''ゆうこうしつりょう'''）とは、何らかの物理現象を、「[[古典力学]]における[[質量]]を含む物理法則（比較的簡単な現象の場合が多い）」のアナロジーで[[現象論的]]に理解しようとしたときに出てくる、質量相当のパラメータの総称である。結晶中の電子の物性を用いる上で用いられる「有効質量」を指すことがほとんどだが、結晶中の電子の物性とは異なる物理現象にもこの概念を持ち込むことがある。
真空中の[[自由電子]]の（静止）[[質量]]mに対し、結晶中の電子は見かけ上、これと異なる質量を持っているように観測される場合がある。これを'''有効質量'''（'''ゆうこうしつりょう'''）と言う。▼
「結晶中の電子の有効質量」以外の「有効質量」としては、例えば、[[原子間力顕微鏡]]の[[カンンチレバー]]の機械的な振動（古典力学の現象）を、よりやさしい（古典力学の）現象である、[[フックの法則]]に置き換えて考えるときに、[[フックの法則]]における質量に相当するパラメーターを有効質量と呼ぶことがある<ref name=AFM>http://spin100.imr.tohoku.ac.jp/oomichiNOTE.pdf</ref>。
たとえば[[N型半導体]]では、添加した元素は電子を多く含むため、結晶構造に参加しない電子が自由電子のように結晶内を移動できる。しかし添加原子はわずかにプラスになるので、電子は弱く束縛されて電場への反応が鈍る。これをまるで電子が重くなったかのようにみなすのである。▼
以下、本節では、「結晶中の電子の有効質量」について説明する。
==結晶中の電子の有効質量==
▲真空中の[[自由電子]]の（静止）[[質量]]mに対し、結晶中の電子は見かけ上、これと異なる質量を持っているように観測される場合がある。これを、半導体物性では'''有効質量'''（'''ゆうこうしつりょう'''）と言う。
<ref name=a1>http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/~yoshino/basictxt.htm#section1</ref>
<ref name=kabachan>B.L.アンダーソン (著), R.L.アンダーソン (著), 樺沢 宇紀 (翻訳)「半導体デバイスの基礎 (上)」シュプリンガー・ジャパン (2008/05) </ref>
<ref name=Asyu>アシュクロフト (著), マーミン (著), 松原 武生(訳), 町田 一成（訳） 「固体物理の基礎 上・1 固体電子論概論 (1) (物理学叢書 46)」吉岡書店 (1981/01) </ref>
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[[半導体]]や[[絶縁体]]では有効質量m<SUP>*</SUP>が自由電子の質量mと大きく異なる場合がある。また[[ランタノイド]]や[[アクチノイド]]元素の化合物の中にも、[[重い電子系]]と呼ばれる有効質量の比(m<SUP>*</SUP>/m)が時に1000程度になるようなものがある。一方、[[アルカリ金属]]の価電子部分のように、ほぼ自由電子とみなせるような場合は有効質量の比も1に近い値となる。
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==関連項目==
*[[物性物理学]]
*[[ホール効果]]
==参考文献==
<references/>
[[Category:電子|ゆうこうしつりよう]]
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