La noción de una partícula en nonrelativistic la mecánica cuántica es muy general: cualquier cosa que puede tener una función de onda, una probabilidad de amplitud para estar en distintos lugares, es una partícula. En un metal, los electrones y sus asociados elástica entramado de la deformación de las nubes de viajes como una partícula. Estos efectiva de electrones negativos como los portadores son electrones quasiparticles, y estos quasiparticles tienen una carga negativa, que puede ser visto por la medición de la conductividad Hall. Su velocidad da lugar a una diferencia de potencial transversal de un alambre en un campo magnético externo, el cual revela el signo de los portadores.
Pero en un semiconductor, los objetos que llevan la carga puede ser de carga positiva, lo cual es físicamente exactos--- una corriente en un material dará un signo opuesto al voltaje de efecto Hall.
Para entender esto, usted debe entender que los autoestados de electrones en una red periódica de potencial se define por las bandas, y estas bandas tienen lagunas. Cuando usted tiene un material aislante, la banda está completamente lleno, por lo que existe una brecha de energía para llegar a los electrones a moverse. La brecha de energía genéricamente significa que un electrón con número de onda k se han de energía:
$$ E= A + B k^2 $$
Donde a es la brecha de banda, y B es la recíproca de dos veces la masa efectiva. Este formulario es genérica, debido a que los electrones justo por encima de la brecha de tener un mínimo de energía, y la energía sube cuadráticamente a partir de un mínimo. Este cuadrática dependencia de la energía es la misma que para un libre nonrelativistic de partículas, y así el movimiento de la quasiparticles es descrito por la misma ecuación de Schrödinger como un libre nonrelativistic de partículas, incluso a pesar de que son complicadas de túnel ondulatoria de los electrones enlazados a átomos.
Ahora si que se dope el material, se agrega un par de electrones, los cuales se llenan estos estados. Estos electrones llenan k hasta una cierta cantidad, como un electrón libre de Fermi-gas y los electrones con la máxima energía que puede ser fácilmente realizada para llevar a cobrar, simplemente saltando un poco más k, y esto es de nuevo igual que una normal de Fermi de electrones de gas, excepto con diferente masa, la masa efectiva. Este es un semiconductor con una negativa de la compañía actual.
Pero la energía de los electrones en la banda anterior tiene un máximo, por lo que su energía es genéricamente
$$ E = -Bk^2$$
Desde el cero de la energía es definida por la ubicación de la banda, y a medida que varían k, la energía va hacia abajo. Estos electrones tienen una negativa nonrelativistic masa efectiva, y su movimiento es de locos \begin{align}
I_1 \supset I_2 \supset \ldots I_n \supset
\ldots\end si se aplica una fuerza a estos electrones, que se mueven en la dirección opuesta! Pero esto es una tontería--- estos electrones estados están plenamente ocupados, por lo que los electrones no se mueven en respuesta a una fuerza externa, debido a que todos los estados están llenos, no tienen dónde ir.
Para el fin de obtener estos electrones se muevan, usted necesita para eliminar algunos de ellos, para permitir que los electrones para llenar estos vacíos. Al hacerlo, producen un mar de agujeros hasta cierto número de onda k. El punto importante es que estos agujeros, a diferencia de los electrones, tienen un resultado positivo en la masa, y obedecer a la habitual ecuación de Schroedinger para fermiones. Así que usted consigue efectiva de carga positiva positiva masa efectiva transportista. Estos son los agujeros.
Toda la situación es causada por la forma genérica de la energía como una función de k en el viscinity de un máximo/mínimo, como el producido por una brecha de banda.
Bohr modelo de agujeros
Usted puede ver una especie de electrón agujero ya en el modelo de Bohr cuando se considera la ley de Moseley, pero estos agujeros no son la física de los agujeros de un semiconductor. Si se elimina un electrón de una capa K de un átomo, el objeto que tiene una falta de electrones en el 1s estado. Esta falta de electrones sigue en órbita alrededor del núcleo, y es bastante estable, en la que la decadencia lleva varias órbitas a suceder.
La electrónica del sistema con una falta de electrones puede ser pensado como una sola partícula agujero orbitando alrededor del núcleo. Esta partícula agujero tiene una carga positiva, por lo que es repelido por el núcleo, pero tiene un negativo de la masa, porque no estamos cerca de una brecha de banda, es la energía como una función de k es la negativa de un electrón libre de la energía.
Esta negativa de la masa del agujero puede ser pensado como una órbita alrededor del núcleo, en su lugar por su repulsión hacia el núcleo (recuerde que la negativa de masa significa que la fuerza está en la dirección opuesta a la aceleración). Esta loco el sistema se reduce a medida que el agujero se mueve hacia abajo en la energía, saliendo desde el núcleo a la mayor de las órbitas de Bohr.
Este tipo de agujero-descripción no aparece en la literatura de la ley de Moseley, pero es que es muy simple aproximación que es útil, porque te da una única partícula del modelo para el efecto. La aproximación es obviamente erróneo para los pequeños átomos, pero debe ser exacta en el límite de grandes átomos. Hay inexplicable regularidades en la ley de Moseley que puede ser explicado por el único agujero de la imagen, aunque de nuevo, este "agujero" es un negativo de la masa del agujero, a diferencia de los agujeros en un positivo semiconductor dopado.
