《表2 半导体的载流子有效质量》

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《表面修饰调控单层ZnS电子结构和光学性质》

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其中，，为约化普朗克常数，=h/2π．因此，载流子有效质量的大小取决于价带顶与导带底的二次微分．由于空穴一般位于价带顶附近，电子则位于导带底附近，因此，只需要计算导带底与价带顶的二阶导数就可以计算电子和空穴的有效质量．计算得到ZnS修饰前后的载流子有效质量如表2所示，其中mh表示光生空穴有效质量，me表示光生电子有效质量，m0表示电子质量．计算结果均是基于能带图中所标识的价带顶与导带底的位置得来．从表2可以看出，单层ZnS的mh小于me，因此空穴的迁移率大于电子迁移率，具备p型半导体特征．经过修饰以后，由于价带顶的能带色散曲线变得更加平坦，因而E对k的二阶导数更小，其有效质量越大，即修饰后的半导体的空穴有效质量明显变大．同理，由于导带底的能级色散关系变化相对较小，所以电子的有效质量变化相对较小，从而导致fH-ZnS的me有所减小，其他修饰体系的me均略微增加．总体而言，经过修饰后，ZnS的空穴有效质量变得比电子有效质量更大，即电子迁移率比空穴迁移率更大，此时呈现n型半导体特征，且各修饰体系的mh和me的差异性较本征ZnS更大，即光生电子和空穴的迁移速率差异性变大，两种载流子的分离效率和非同步化程度更高，电子与空穴之间的复合率更低，这与前文的分析结果相符．