Generalidades de la Teoría de las Bandas de Semiconductores. Concepto de Masa Efectiva. Las partículas con energía potencial son considerablemente ...

Generalidades de la Teoría de las Bandas de Semiconductores. Concepto de Masa Efectiva. Las partículas con energía potencial son considerablemente más difíciles de describir matemáticamente que las partículas libres, pero en un sólido este problema puede ser simplificado utilizando el concepto de masa efectiva, en un semiconductor los portadores de carga (electrones y huecos) no son partículas libres; poseen, además de energía cinética, energía potencial debido a su interacción electrostática con los iones y electrones cargados. En este modelo los portadores de carga son tratados como partículas libres asignándoles una masa modificada, la masa efectiva (m*), la cual combina sus energías potencial y cinética en una sola como energía cinética. La masa efectiva debe ser utilizada en todas las ecuaciones describiendo las propiedades dinámicas de portadores en un sólido. Las masas efectivas son expresadas como un múltiplo de la masa del electrón libre, los huecos y electrones típicamente tienen diferentes masas efectivas, y se determinan por la estructura de bandas (BV y BC) además también varían según el tipo de material. Por ejemplo, el ZnO tiene un electrón de masa efectiva me*=0.24me y un hueco de masa efectiva mh*=0.45me, donde me es la masa del electrón libre [22, 23, 24].