Masse effective

La masse effective est une notion utilisée en physique du solide pour l'étude du transport des électrons. Plutôt que de décrire des électrons de masse fixée évoluant dans un potentiel donné, on les décrit comme des électrons libres dont la masse effective varie. Cette masse effective peut-être positive ou négative, supérieure ou inférieure à la masse réelle de l'électron.

La notion de masse effective est notamment utile dans l'étude des semiconducteurs ou des liquides de Fermi.

La masse effective est définie par le tenseur d'ordre 2 des dérivées secondes de l'énergie par rapport au vecteur d'onde :

est la constante de Planck réduite. Pour un électron libre, la masse effective est bien entendu constante et égale à la masse réelle de l'électron.

Masse effective de semi-conducteurs communs

Masse effective de densité d'état [1], [2], [3]
Groupe Matériau Électron me Trou mh
IV Silicium (Si) (300K) 1,08 0,56
Germanium (Ge) 0,55 0,37
III-V Arséniure de gallium (GaAs) 0,067 0,45
Antimoniure d'indium (InSb) 0,013 0,6
II-VI Oxyde de zinc (ZnO) 0,29 1,21
Séléniure de zinc (ZnSe) 0,17 1,44