Дірка

Дірка - квазічастинка, носій позитивного заряду, рівного елементарному заряду в напівпровідниках. Визначення по ГОСТ 22622-77: Незаповнена валентна зв'язок, яка проявляє себе як позитивний заряд, чисельно рівний заряду електрона. Поняття дірки вводиться в зонної теорії для опису електронних явищ в не повністю заповненою електронами валентній зоні. В електронному спектрі валентної зони часто виникає кілька зон, які відрізняються величиною ефективної маси і енергетичним положенням (зони легких і важких дірок, зона спін-орбітально відщепленим дірок).

1. Фізика твердого тіла

Коли електрон залишає атом гелію, на його місці залишається дірка. Через це атом гелію стає позитивно зарядженим.

В фізиці твердого тіла, дірка - це відсутність електрона в електронній оболонці. У деяких випадках, поведінка дірки всередині кристалічної решітки напівпровідника порівнянно з поведінкою міхура в повній пляшці з водою ^[1]. Діркова провідність може бути пояснена наступним чином: уявіть собі ряд людей сидять в аудиторії, де немає запасних стільців. Якщо хто-небудь з середини ряду хоче піти, він стрибає через спинку стільця в порожній ряд і йде. Тут порожній ряд - аналогія зони провідності, а пішов людини можна порівняти з вільним електроном. Тепер уявімо, що ще хтось хоче прийти і сісти. У порожньому проході незручно перебувати, і він хоче сісти. Тоді глядач, що сидить біля порожнього місця пересідає туди, і це повторюють всі його сусіди. Таким чином, пусте місце як би рухається до краю ряду. Коли вакантне місце буде поруч з новим глядачем, він зможе сісти в звільнилося місце. У цьому процесі кожен, хто сидить пересунувся уздовж ряду. Якщо уявити, що глядачі це негативно заряджені електрони, такий рух можна було б назвати електричну провідність, тоді вакантні місця володіють позитивним зарядом. Це проста модель, що показує як діркова провідність працює. Проте в реальності, через властивості кристалічної решітки, дірка не локалізована в певному місці, як описано вище, а розмазана на площі багатьох сотень кристалічних граток.

Для створення дірок в напівпровідниках використовується легування кристалів акцепторними домішками. Крім того, дірки можуть виникати і в результаті зовнішніх впливів: теплового збудження електронів з валентної зони в зону провідності, освітлення світлом.

У разі кулонівського взаємодії дірки з електроном з зони провідності утворюється зв'язаний стан, зване екситонів.

Важкі дірки - назва однієї з гілок енергетичного спектру валентної зони кристала.

2. Дірки в квантової хімії

Термін дірка також використовується в обчислювальної хімії, де основний стан молекули інтерпретується як вакуумне стан - в цьому стані немає електронів. У такій схемі, відсутність електрона в звичайно-заповненому стані називається діркою, і розглядається як частка. А присутність електрона в звичайно-порожньому просторі просто називають електроном.

Примітки

4. посилання

• http://issp.ras.ru/Control/Inform/perst/2008/8_17/n.asp?file=perst.htm&label=D_8_17_4 - issp.ras.ru/Control/Inform/perst/2008/8_17/n. asp? file = perst.htm & label = D_8_17_4
• http://ufn.ru/ufn82/ufn82_3/Russian/r823d.pdf - ufn.ru/ufn82/ufn82_3/Russian/r823d.pdf