電子移動度最大の物質は何ですか？

質問

２つ質問があります。

まず、電子（キャリア）移動度最大の物質は何なのでしょうか？

それとホール素子のホール係数は純粋に
電子移動度のみで決まるそうなのですが
http://www.asahi-kasei.co.jp/ake/jp/product/hall/outline.html

上記のように一般的に半導体が使われているのはなぜなのでしょうか？
半導体は基本的には不純物をドープしなければキャリアを持たないはずです。それなら金属を使った方がキャリア濃度は高いのではないのでしょうか？

回答No.3

gandhi- · ベストアンサー

＞まず、電子（キャリア）移動度最大の物質は何なのでしょうか？
グラフェン（シート状のカーボン）の有効質量が、理論的には０になるとか言う話を聞いたことがあります。
０になるのはあくまで理論上の予測でしょうが、とにかく有効質量が
小さければ、移動度は大きくなりますよね。
カーボン系材料は何かと大きな話題になりますね。
カーボンナノチューブやフラーレンも非常に注目されていましたね。
（されていた、なんて過去形で言うと現在研究している方に怒られますね）

グラフェンの有効質量が小さくなる理由は、伝導帯底付近のE-k分散関係が
直線的になるとか言ううわさを聞いたことがあるんですが…。
しかし今考えてみると、直線の２回微分は０です。
そうなるとグラフェンの有効質量が無限大になってしまいます…。おかしいですね…。
（有効質量はE-k分散関係の２回微分の逆数に比例します）
すみません、何か忘れてるのか記憶違いか、有効質量が小さくなる理由までは辻褄が合いませんでした。
もし詳しいところに興味があれば、お調べになってみてください。

回答No.2

noname#65317

>まず、電子（キャリア）移動度最大の物質は何なのでしょうか？

この質問の目的を明確にする必要があると思います。
簡単に言えば、知る必要が曖昧または必要性が無い場合は
調べる必要はないと思いますよ。
なぜなら不要な情報を調べるのは時間の無駄だからです。
ホールセンサの応答速度の話ならご紹介の
http://www.asahi-kasei.co.jp/ake/jp/product/hall/outline.html​
に明確に書いてありますしね。

純粋に物性論的な議論をしたい場合でも、電子の移動速度は
配線の微細さや接合構造なども関係しそうです。

例えば一般のスイッチングダイオードよりショットキー
ダイオードは高速と言われていますが、接合はPN接合では無く
半導体と金属になっています。
また配線ルールがより微細化すれば、素材が変わらなくても、
スイッチング速度は高速化するでしょうし。

目的の明確な質問では、例えば、ホールセンサで応答速度x[nS]以内の素子が必要です。
メーカと型番を教えて下さい。
こんな質問なら目的が明確です。
しかし、この場合は半導体メーカの営業窓口に質問するのが早く
調べられます。この場合もどういう目的でホールセンサを使うから
これだけの応答速度が必要なんです、と言わないと、何に使いたい
のですか？と逆に質問されると思います。

お礼

回答ありがとうございます。

謎がとけました。

電子（キャリア）移動度最大の物質は何なのかという理由ですが、これは単なる知的好奇心と、例えばスピン軌道相互作用は原子数の４乗に比例するように物性的に何かのパラメータにより変動するかということが知りたいです。

回答No.1

noname#65317

2番目の質問だけ。
以下 wikipedia のホール効果からの引用です。

引用>
ホール電圧がキャリア密度の逆数に比例するためである。
ゆえにキャリア密度の大きい金属ではホール電圧が半導体に比較して微小な値となるため、この現象を利用した物性測定は半導体が主である。