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ドリフト移動度とホール移動度の違いについて教えてください。ネットで検索しても、二つの違いについて詳しく書かれているサイトを見つけられませんでした。何卒よろしくお願いいたします。

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A 回答 (2件)

移動度μはキャリアの散乱時間τに比例します。


比例係数に有効質量が入ってきます。

散乱時間τはキャリアの速度に依存するので、その平均<τ>に比例します。

記憶がうろ覚えですが、ドリフト移動度は<τ>に比例する量ですが、
ホール移動度は<τ^2>/<τ>に比例する量です。

キャリアに速度分布がなければ両者は一致しますが、そうでない場合は
両者が一致する保証はありません。
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ドリフト移動度とホール移動度が極端に異なる例は、
キャリアのトラップがある場合です。

ローレンツ力は動いているキャリアにしか作用しないので、
トラップがあっても、ホール移動度はそこそこいい値になります。

例えば、キャリアがその寿命のうちの90%がトラップされていて、
寿命の10%だけ移動度1000cm2/Vsで移動したとします。

ドリフト移動度は、100cm2/Vsという値を出しますが、
ホール移動度は1000cm2/Vsという値を出します。
十倍異なってきます。
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ネットではなくて、きちんとしたデバイスの教科書を読めば書いてあるとは思います。



簡単に言えば、ドリフト移動度というのが、本来の意味での移動度、
ホール移動度というのは、ホール効果を準古典力学表示を使って解析するときに、キャリアの移動度がドリフト移動度より少し大きくなったとして計算するとうまく行くんですが、その見かけ上の移動度をホール移動度といっています。

ドリフト移動度をμ、ホール移動度をμHとすると、理想的には
μ=μH×8/(3π)
となります。実際には、不純物の影響等で、比例係数はちょっとずれますが。

ドリフト移動度とホール移動度とが異なる主因は、単純にホール効果を準古典力学を用いて解析するときには全てのキャリアが同じ速度(平均速度)で動いていると仮定して各キャリアにおいてローレンツ力と電界が釣り合うとしているわけですが、
実際には、キャリアの速度は全て同じではなくてある分布にしたがって速いものや遅いものがあるわけで、全体として電流がゼロになるというだけで、個々のキャリアで見ると必ずしもローレンツ力と電界が釣り合っているわけではない、
ということからきています。
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