これは、原子価帯の上部で有効質量が負になる理由です。
1。エネルギーバンドと勢い： 固体では、電子は真空のように自由に動きません。それらは、結晶格子の周期的な可能性の影響を受けます。これにより、電子の許容エネルギーレベルの範囲であるエネルギーバンドの形成が生じます。価数バンドは最高の占有バンドであり、伝導バンドは最も低い空いバンドです。
2。バンドの曲率と有効質量： 電子の有効質量は、エネルギー帯の曲率に関連しています。具体的には、有効質量は、運動量に関するエネルギーの2番目の誘導体に反比例します。
3。価数バンドの上： 価数帯域の上部では、エネルギーバンドは下方に曲がります（つまり、負の曲率があります）。これは、運動量に関するエネルギーの2番目の誘導体が負であることを意味します。その結果、有効質量は負です。
4。解釈： 負の有効質量は、電子に負の質量があることを意味しません。それは、適用された力に対する電子の応答が、自由電子に期待するものとは反対であることを意味します。たとえば、負の有効質量を持つ電子に電界を適用すると、フィールドの反対側の方向に加速します。
5。穴の伝達： 価数バンドの上部にあるこの独特の動作は、穴の概念に関連しています 。 電子が直接動いていると考えるのではなく、原子価帯の上部にある電子（穴）が欠落していることを考慮する方が役立ちます。この穴は、正電荷と正の効果的な質量を持つ準粒子として機能します。
要約すると、価数帯域の上部にある負の有効質量は、バンドの曲率の結果であり、穴の伝導の概念に関連しています。それは固体で電子の挙動を理解するための便利なツールですが、それは文字通りの負の質量ではなく、数学的な構造であることを覚えておくことが重要です。
