อิเล็กตรอนสามารถหมุนตรงข้ามกับโฮลได้หรือไม่?
ลองพิจารณากรณีที่ง่ายที่สุด - ระบบที่มีช่องว่างซึ่งอิเล็กตรอนในแถบวาเลนซ์จะตื่นเต้นกับแถบการนำไฟฟ้า ในกระบวนการนี้การหมุนจะได้รับการอนุรักษ์หรือไม่? หรือจะเรียกให้แตกต่างกันอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นจะมีทิศทางการหมุนต่างกันเมื่อเทียบกับโฮลได้หรือไม่?
คำตอบ
การมีเพศสัมพันธ์แบบหมุนวงโคจร
ของแข็งประกอบด้วยอะตอมโดยที่โมเมนตัมของออร์บิทัลและสปินจะเชื่อมต่อกันผ่านการมีเพศสัมพันธ์แบบสปินออร์บิท แม้ว่าในบางกรณีการโต้ตอบนี้อาจถูกละเลยหรือถือว่าเป็นการแก้ไขลำดับที่สูงขึ้น แต่ควรคำนึงถึงอย่างเคร่งครัดเมื่อคำนวณโครงสร้างวงดนตรีและอาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นอิเล็กตรอนในแถบการนำไฟฟ้าจึงไม่อยู่ในสถานะสปินบริสุทธิ์
อย่างไรก็ตามในฐานะที่เป็นค่าประมาณมักใช้โครงสร้างวงดนตรีโดยไม่มีการโต้ตอบแบบวงโคจรรวมถึงโครงสร้างหลังผ่านเงื่อนไขเชิงประจักษ์ซึ่งค่าคงที่การมีเพศสัมพันธ์ตามมาจากการคำนวณวงดนตรีที่แม่นยำยิ่งขึ้นหรือการทดลองโดยประมาณ โดยทั่วไปแล้วค่าคงที่การมีเพศสัมพันธ์เหล่านี้จะใหญ่กว่าที่เราคาดไว้มากเพียงแค่รวมคำศัพท์ spin_orbit ที่ไม่ได้กำหนดโดยสมการ Dirac ลงในมวลแฮมิลตันที่มีประสิทธิผล โดยเฉพาะอย่างยิ่งคนมักพูดถึงปฏิสัมพันธ์ของElliot-Yafet (การมีเพศสัมพันธ์ SO จำนวนมาก) ปฏิสัมพันธ์ของ DresselhausหรือDyakonov-Perel (ในวัสดุที่ไม่สมมาตรแบบตาข่าย) และปฏิสัมพันธ์ของRashba (ในโครงสร้างนาโนของเซมิคอนดักเตอร์ที่ไม่สมมาตร)
การหมุนของหลุม
หากเราคิดว่าหลุมเป็นช่องว่างที่อิเล็กตรอนเหลืออยู่ซึ่งตื่นเต้นกับแถบการนำไฟฟ้าคำอธิบายนี้จะต้องชดเชยทั้งการหมุนของอิเล็กตรอนและโมเมนตัมของวงโคจรที่อิเล็กตรอน ahd ก่อนที่จะตื่นเต้น โมเมนตัมการโคจรจะย้อนกลับไปที่ออร์บิทัลของอะตอมที่สร้างแถบเวเลนซ์ ในเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไปจะมีแถบวาเลนซ์สามแถบและรูที่เกี่ยวข้องจะถูกกำหนดให้มีการหมุนทั้งหมดที่แตกต่างกัน$(1/2, \pm 1/2)$, $(3/2, \pm 1/2)$, $(3/2,\pm 3/2)$(ดูหนังสือของ Kittel แต่รวมถึงความคิดเห็นต่อคำตอบนี้ด้วย ) ระบบการตั้งชื่อนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อกล่าวถึงกฎการเลือกสำหรับการดูดกลืนแสง
ผลกระทบของอนุภาคจำนวนมาก
นอกจากนี้ยังต้องจำไว้ด้วยว่าอิเล็กตรอนในแถบการนำไฟฟ้าหรือรูในแถบวาเลนซ์ไม่ได้เป็นการกระตุ้นอนุภาคเดี่ยว แต่เป็นการกระตุ้นของระบบร่างกายหลายระบบที่มีการมีเพศสัมพันธ์คูลอมบ์ที่แข็งแกร่ง ในขณะที่ข้อต่อคูลอมบ์ทำงานร่วมกับตัวดำเนินการสปินและอนุรักษ์การหมุนของ oevrall เราจะต้องเพิ่มปฏิสัมพันธ์สปิน - สปินโดยเฉพาะระหว่างอิเล็กตรอนและโฮล (การรวมที่ง่ายที่สุดทำได้ผ่านBir-Aronov-Pikus Hamiltonian) สถานการณ์จะซับซ้อนยิ่งขึ้นเมื่อพิจารณาอนุภาคคอมโพสิตเช่น excitons ซึ่งมีการกำหนดสปินที่ไม่ดี (แม้ว่าข้อเท็จจริงนี้มักจะพลาดเมื่อมีการใช้คำอธิบายคล้ายไฮโดรเจนโดยประมาณโปรดดูที่ Knox's Theory of excitonsเพื่อการสนทนาอย่างลึกซึ้ง)
ใช่การหมุนของอิเล็กตรอนจะเหมือนกัน (เนื่องจากเป็นอิเล็กตรอนตัวเดียวกันที่มีเปลือกเดียวกัน)
[ ยิ่งไปกว่านั้นการหมุนของอิเล็กตรอนจะไม่สำคัญเลยเนื่องจากอิเล็กตรอนอื่น ๆ ของอะตอมที่แตกต่างกัน 'มีชีวิต' ในส่วนย่อยที่แยกออกจากกัน (ต่างกัน) ดังนั้นหลักการของ Auf Bau จะไม่ถูกละเมิด
]