空穴

空穴又称电洞（Electron hole），是指在固体物理学中指共价键上流失一个电子，最后在共价键上留下空位的现象。当原子中的电子从价带（完全充满电子的原子的最外层）移动到导带（原子中电子容易逃逸的区域）时，就会形成空穴，这在半导体中比较常见。

概念当满带顶附近产生p0个空态时，其余大量电子在外电场作用下所产生的电流，可等效为p0个具有正电荷q和正有效质量mp,速度为v(k)的准经典粒子所产生的电流。这样的准经典粒子称为空穴。

半导体如锗和硅晶体的能带结构，类似于绝缘体，导带中没有电子而价带是满带，但其间的禁带宽度较小，如硅约1.1eV，锗约0.7eV。常温下，由于热运动，少量在价带顶部的能量大的电子就可能越过禁带而升迁到导带中去成为“自由电子”，这些电子可以通过电子导电形成电流。由于电子的升迁，在原来是满带的价带中就空出了相等数量的量子态，其余未升迁的电子就可以进入这些量子态而改变自己的量子态。这些空的量子态叫空穴。由于空穴的存在，价带中的电子就松动了，也就可以在电场的作用下形成电流了。特征1.荷电量与电子相等但符号相反，既荷+q;2.有效质量数值等于价带顶空态所对应的电子有效质量，但符号为正，即

;3.速度为价带顶空带所对应的电子速度;4.浓度等于空态密度p0。

一个呈电中性的原子，其正电质子和负电电子的数量是相等的。当少了一个负电的电子，那里就会呈现出一个正电性的空位——空穴；反之，当有一个电子进来掉进了空穴，就会发出电磁波——光子。

空穴不是正电子，电子与正电子相遇湮灭时，所发出来的光子是非常高能的(即所谓的猝灭现象)。那是两粒子的质量所完全转化出来的电磁波能（通常会转出一对光子）。而电子掉入空穴所发出来的光子，其能量通常只有几个电子伏特。半导体由于禁带较窄，电子只需不多的能量就能从价带激发到导带，从而在价带中留下空穴。周围电子可以填补这个空穴，同时在原位置产生一个新的空穴，因此实际上的电子运动看起来就如同是空穴在移动。在半导体的制备中，要在4价的本征半导体（纯硅、锗等的晶体）的基础上掺杂。若掺入3价元素杂质（如硼、镓、铟[yīn]、铝等），则可产生大量空穴，获得P型半导体，又称空穴型半导体。空穴是P型半导体中的载流子，为多子。在半导体里，出现了空穴这样一个名词。当参杂B进入Si内此时B会以

和Si形成稳定共价键，即每个B会接受一个电子(电子来自其他Si之间的共价键中的价电子)。使自己周围价电子变成4个才能和周围的4个Si形成稳定共价键故每加入1个B原子将产生一个空穴。空穴并不是真实存在的，只是对大量电子运动的一种等效，空穴的流动其实就是大量电子运动的等效的反运动，这从空穴的定义和特性就可以知道。空穴导电一般的解释是，由于在四价的硅或锗晶体中掺进了三价的铟或镓原子，这些原子和硅或锗的原子的化合键中就缺少了一个电子．这个缺位叫空穴．这样的材料叫P型半导体．在外电场中，P型半导体中的电子会逆电场方向依次填补空穴，同时空穴也就沿电场方向移动．空穴就可以被认为是带正电的粒子，以它的运动取代电子的运行来解释P型半导体中电流的形成．用空穴概念甚至可以解释P型半导体的霍尔效应．一块通有电流的P型半导体置于磁场中．其中的空穴沿电流方向运动受磁场力方向向上，因而会在上缘集聚，使上缘带正电，同时下缘就带了负电．上缘电势就高于下缘电势．这一解释完全符合实验结果，说明概念是正确的。

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