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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 金属中有没有空穴？
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tangbo

金虫 (正式写手)

[交流] 金属中有没有空穴？

请教大家一个问题，金属中有没有空穴的概念。当金属中自由电子被转移后，会不会像半导体一样留下空穴？
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1楼 2011-07-05 10:33:26
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回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

tan-tt

木虫 (小有名气)
★
tangbo(金币+1):谢谢参与
tangbo(金币+2): 2011-08-10 15:44:34
引用回帖:
Originally posted by suting309 at 2011-07-20 16:08:32:
强烈建议去看看有关Cu费米面的资料，深入理解空穴的物理定义。
都在金属Be，Zn，Cd中测到了空穴，而且写进了教科书，google，baidu都可以找到。50年前的书，早就把这些说的明明白白。所以这些都不是新鲜事。

看了这么多回帖，感觉很多童鞋对空穴的概念没有深入的理解，我想这可能和我们的教科书有关。suting309和dawnlight感觉还是有比较厉害的。正如suting309说的，要理解空穴的物理定义，空穴的引入是为了说明导电机理，再具体说就是载流子的输运特性。只能说某种导电机理或者载流子输运行为表现为空穴特性，与空穴想对应的是“自由电子”，注意这里的“自由电子”和我们经常说的电子不是一个等同的物理概念，它也是一种导电机理。所以不能说半导体中有没有空穴或电子，也不能说金属中有没有空穴，只能说某种导电机理是否是空穴导电，空穴导电其实也是电子导电，不过是多电子导电行为，不是自由电子导电行为，这个多电子满足一定的关系，在布洛赫定理作用下，这些多电子表现出来的波矢与“自由电子”的正好相反。这样才能理解空穴的hall效应。希望能有个有威望的人出来重新写篇文章，来详细探讨这些概念，让大家能深刻领会相关的基本概念。
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22楼2011-07-26 00:51:17
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suting309

金虫 (初入文坛)
★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
tangbo(金币+5): 谢谢您的回答~~ 2011-07-20 09:57:02
nono2009(金币+1): 鼓励交流 2011-07-30 12:05:09
空穴的概念,的确在解释半导体载流子方面取得很大成功，但不是就只是半导体才有。空穴的概念，是在能带空间或是波矢k空间的概念，更深层次的理解，来自于费米面附件的能带结构。通过测量hall电压，可以判定是空穴还是电子导电，金属，在一定条件下，也可以是空穴导电。
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12楼2011-07-11 08:50:16
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putian

金虫 (小有名气)
★ ★
tangbo(金币+1):谢谢参与
nono2009(金币+1): 鼓励交流 2011-08-03 06:36:35
tangbo(金币+5): 2011-09-04 14:35:05
引用回帖:
22楼: Originally posted by tan-tt at 2011-07-26 00:51:17:
看了这么多回帖，感觉很多童鞋对空穴的概念没有深入的理解，我想这可能和我们的教科书有关。suting309和dawnlight感觉还是有比较厉害的。正如suting309说的，要理解空穴的物理定义，空穴的引入是为了说明导电机理 ...

随手画了一幅图。应该可以说明金属中可以存在空穴。
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23楼2011-08-01 12:10:18
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tianbinpc

新虫 (初入文坛)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
tangbo(金币+1): 谢谢~ 2011-07-20 09:56:14
引用回帖:
Originally posted by 炮灰大神 at 2011-07-05 13:22:48:
.......空穴完全是为了能带理论框架下掺杂的半导体而引入的等效概念。。。

赞同。只有共价键中失去了一个电子，才会有一个空穴与之对应。而金属中只有金属阳离子和电子。
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8楼2011-07-10 23:51:29
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tianbinpc

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
Originally posted by kgyj21 at 2011-07-06 23:36:27:
个人觉得 空穴是对于 共价键而言的

不好意思啊，引用错了哦！能改么？
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9楼2011-07-10 23:52:53
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xuebinzhu

木虫 (小有名气)
★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
tangbo(金币+10): 非常感谢您的热心以及详细的回答，谢谢~~ 2011-07-20 09:57:33
nono2009(金币+1): 鼓励交流 2011-07-30 12:05:00
个人观点认为：
1. 首先要搞明白什么是金属？或者所提金属的定义；

2. 如果是基于传统金属材料的定义而言，金属中不存在空穴；这个在半导体相关书籍中已经有明确表示；另外，从逻辑而言，DRUDE的金属电子气体模型中没有提高空穴；而空穴的引入是在半导体中引出的；半导体理论较金属自由电子气体理论晚；那么，半导体相关理论一定要满足前面的定义，不能有冲突；可见，金属中没有空穴。

3. 如果定义金属是以：随温度降低，电阻率下降的材料为金属。如bad metal，此时可以认为有空穴。如钙钛矿结构锰基氧化物中在低温时为金属行为，导电特征可以是电子型也可以为金属型。这样的金属，其实电子并不是完全自由的，结合也是共价键结合。可以用半导体中空穴的定义来进行解释皆可。
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13楼2011-07-17 15:45:27
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suting309

金虫 (初入文坛)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
tangbo(金币+5): 谢谢您再次详细的回答，小虫受益非浅，谢谢您~~ 2011-07-20 09:59:02
DRUDE的金属电子气体模型中没有提到空穴，可是这个理论太原始，在很多问题上都无法解释清楚。半导体理论对半导体很成功，空穴的概念不是半导体材料才有的特定产物，不拿氧化物来说，就拿纯的金属来说，比如说铁吧，连它的spin能带都讲在电子还是空穴型上的分布。空穴的物理定义，是看费米面附件的能带结构，这是和输运相关的。在金属Be，Zn，Cd中，空穴导电导致的正hall系数也很能说明，金属中也是有空穴的。只是这样的例子比较少，所以一般书籍就按简单的能带模型来说，金属中不存在空穴。
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14楼2011-07-18 10:06:19
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suting309

金虫 (初入文坛)
★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
nono2009(金币+1): 鼓励交流 2011-07-30 12:05:36
强烈建议去看看有关Cu费米面的资料，深入理解空穴的物理定义。
都在金属Be，Zn，Cd中测到了空穴，而且写进了教科书，google，baidu都可以找到。50年前的书，早就把这些说的明明白白。所以这些都不是新鲜事。
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18楼2011-07-20 16:08:32
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txlu

新虫 (初入文坛)
★
tangbo(金币+1):谢谢参与
tangbo(金币+2): xiexie 2011-08-02 10:25:48
tangbo(金币+1): 2011-09-04 14:35:22
最近在阅读激光增强拉曼散射机理的文献时，发现其中的化学增强效应，就利用了金属表面因物理吸附产生的金属中空穴的概念。
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26楼2011-08-02 10:19:41
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hrandy

金虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
有些金属测霍尔效应，载流子是正的
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30楼2012-03-09 11:37:54
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普通回帖

炮灰大神

木虫 (著名写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
.......空穴完全是为了能带理论框架下掺杂的半导体而引入的等效概念。。。
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2楼2011-07-05 13:22:48
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kgyj21

铜虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
个人觉得 空穴是对于 共价键而言的
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3楼2011-07-06 23:36:27
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beyond6827

禁虫 (知名作家)
本帖内容被屏蔽
4楼2011-07-08 10:46:29
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beyond6827

禁虫 (知名作家)
本帖内容被屏蔽
5楼2011-07-08 10:46:52
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kicker11256

至尊木虫 (著名写手)
★
nono2009(金币+1): 鼓励交流 2011-07-30 12:04:21
电子---空穴。。。。我同意二楼的观点，大部分金属中电子应该都是在导带电子，没有价带的。
这个问题还是可以往下继续思考的。
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10楼2011-07-11 00:58:20
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delarzhang

木虫 (著名写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
楼主真是善于思考，空穴只是半导体中的概念。
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11楼2011-07-11 06:47:21
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tangbo

金虫 (正式写手)
非常感谢各位提供详细解释的高手，小虫我谢谢大家啦，发金币（金币有价，但感谢大家的心无价）。
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15楼2011-07-20 09:55:09
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lukeronger

金虫 (小有名气)
★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
tangbo(金币+5): 谢谢您的回答~~ 2011-07-21 09:52:13
nono2009(金币+1): 鼓励交流 2011-07-30 12:05:18
我也说说。
从能带理论来说：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.
而金属只有导带，没有满带和空带。从而金属不会有电子从满带跃迁到空带形成空穴。

看了夕阳西下的说明，认为内层电子的跃迁形成空穴。这是可能的，不过太难了，除非被X射线、伽马射线或宇宙射线轰击。
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16楼2011-07-20 11:23:01
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pinguo

铁杆木虫 (著名写手)
★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
tangbo(金币+3): 谢谢您的回答 2011-07-21 09:52:25
nono2009(金币+1): 鼓励交流 2011-07-30 12:05:27
个人认为，金属中没有空穴。金属中的载流子是电子，而电子是负的，并且在整个金属中流动的。如果有空穴的话，也会被电子填满的。
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17楼2011-07-20 15:00:37
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dawnlight

荣誉版主 (职业作家)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
tangbo(金币+2): 谢谢您 2011-07-21 09:52:54
tangbo(金币+2): 2011-09-04 14:34:42
毫无疑问有。世界上没有那么纯粹的东西，否则金属发光效率=0，而不是10^-10的。
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19楼2011-07-20 16:51:36
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racoon01

专家顾问 (著名写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
幸亏楼主没有问：导体有没有空穴？
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20楼2011-07-20 16:53:50
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qfw_68

版主 (文坛精英)
★
tangbo(金币+1):谢谢参与
学习了！
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25楼2011-08-01 22:50:49
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小木虫170

铜虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
tangbo(金币+1): 2011-09-04 14:35:25
很深刻，希望高人解答！我个人比较支持导电机理的问题！空穴不是基本粒子，只是一种客观存在的状态
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27楼2011-08-15 09:11:31
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dsb-thanks

铜虫 (初入文坛)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
在下认为，可以从费米-狄拉克统计分布的角度理解。以Na为例哈，在0K下，费米能级Ef0以下的能级均填充有电子，此时的导电为电子导电。在非0K时，费米能级下降，同时一部分电子由于热激发而跃迁到Ef之上的能级，距离在几个KBT范围内，而在Ef下同样也会出现电子的空位。空位的移动（即空穴）对金属的导电有贡献。此时，电子和空穴共同充当载流子。不过，我也在想，它们会不会复合。一旦复合就会辐射能量，这一点是我所疑惑的。呵呵
这是在下的理解，望虫友们大牛们批评指正哈。
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28楼2012-03-08 23:04:29
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zhaoyuan0426

至尊木虫 (著名写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
22楼: Originally posted by tan-tt at 2011-07-26 00:51:17:
看了这么多回帖，感觉很多童鞋对空穴的概念没有深入的理解，我想这可能和我们的教科书有关。suting309和dawnlight感觉还是有比较厉害的。正如suting309说的，要理解空穴的物理定义，空穴的引入是为了说明导电机理 ...

顶，觉得楼主说的很有道理

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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29楼2012-03-09 10:54:29
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ivliu

铁杆木虫 (著名写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
严格说没有，因为空穴是能带理论中的概念，是满带中的空位，一般金属是半满带，或能带交叠的。因此没有。
赞一下 回复此楼
32楼2012-03-10 22:11:09
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Jalain

新虫 (小有名气)
★
小木虫(金币+0.5): 给个红包，谢谢回帖
空穴是一个物理概念而不是一种粒子，在半导体中空穴的定义是非满带大量电子集体运动的等效，用来简化在某些方面的计算，如此来说如果一个电子在某种作用下被激发到其他的状态而在原状态下留下空位就可以说产生了空穴，那么在理论上说空穴是在金属中存在的，而其作用是简化对金属中载流子运动的描述，在能带论中，空穴具有负的有效质量，在对金属中电子进行计算时所得到的负有效质量也可以被认为是空穴，照这种理论在金属中也是存在空穴的。
感觉楼主的问题还是把空穴理解成了一种粒子，而不是为了简化计算或描述而引入的一种假设。
说的不对的地方，请大家指正。
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33楼2012-03-15 08:58:50
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脱狱

木虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5): 给个红包，谢谢回帖
哈哈哈哈，我爱麦克斯韦，我爱波尔兹曼，我爱布朗克，我爱量子理论！
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34楼2012-03-15 09:10:21
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huangyuer

金虫 (正式写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
支持空穴不是简单导电粒子，而是一种等效
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35楼2012-03-16 14:34:45
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fachallenge

新虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
26楼: Originally posted by txlu at 2011-08-02 10:19:41
最近在阅读激光增强拉曼散射机理的文献时，发现其中的化学增强效应，就利用了金属表面因物理吸附产生的金属中空穴的概念。

楼主能分享这篇文献吗
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36楼2018-03-22 10:13:50
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hopedream

银虫 (著名写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
金属中空穴是存在的。我支持讨论中一些朋友的关于空穴的观点。
因为我也是疑惑者，刚看到文献说Ag的空穴。
虽然这个帖子没有给我具体的答案。
希望一些网友朋友们不要绝对，让一些概念把您们捆绑住了
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37楼2018-04-22 15:06:09
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我爱斌和她

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
30楼: Originally posted by hrandy at 2012-03-09 11:37:54
有些金属测霍尔效应，载流子是正的

Fe就是
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38楼2020-03-21 21:19:16
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简单回复
jiangjingdd6楼
2011-07-08 11:55   回复  
玉面小飞龙7楼
2011-07-08 16:38   回复  
1517209054321楼
2011-07-21 16:30   回复  
tangbo(金币+1):谢谢参与
nono2009: 专业区求助帖请勿纯表赚金币！ 2011-08-03 06:35:59
userhung24楼
2011-08-01 20:44   回复  
tangbo(金币+1):谢谢参与
spin_ice31楼
2012-03-10 12:48   回复  
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