有効質量
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真空中の自由電子の(静止)質量mに対し、結晶中の電子は見かけ上、これと異なる質量を持っているように観測される場合がある。これを有効質量(ゆうこうしつりょう)と言う。
たとえばn型半導体では、添加した元素は電子を多く含むため、結晶構造に参加しない電子が自由電子のように結晶内を移動できる。しかし添加原子はわずかにプラスになるので、電子は弱く束縛されて電場への反応が鈍る。これをまるで電子が重くなったかのようにみなすのである。
半導体や絶縁体では有効質量m*が自由電子の質量mと大きく異なる場合がある。またランタノイドやアクチノイド元素の化合物の中にも、重い電子系と呼ばれる有効質量の比(m*/m)が時に1000程度になるようなものがある。一方、アルカリ金属の価電子部分のように、ほぼ自由電子とみなせるような場合は有効質量の比も1に近い値となる。
3次元の場合、有効質量はテンソルで表現される(→異方性が存在する場合がある)。これは系のもつ対称性に依存し、(完全に)等方的な系ではテンソルの対角部分のみが残る(かつ全ての対角要素が同じ値となる)。