Trou d'électron

En physique du solide, un trou d'électron (habituellement appelé tout simplement trou) est l'absence d'un électron dans la bande de valence, qui serait normalement remplie sans le trou. Une bande de valence remplie (ou presque remplie) est une caractéristique des isolants et des semi-conducteurs. Le concept de trou est essentiellement une façon simple d'analyser le mouvement d'un grand nombre d'électrons en traitant cette absence d'électron comme une quasi-particule. Les trous sont dus à l'interaction des électrons avec le réseau cristallin. Comme toutes les autres particules, les électrons ont aussi un comportement ondulatoire. La longueur d'onde correspondante est de l'ordre de grandeur de la séparation entre les atomes qui forment le cristal, et elle diminue quand l'énergie de l'électron augmente. Les électrons situés en bas de la bande ont une énergie faible et une longueur d'onde associée grande comparée à l'écartement entre les atomes. Leur interaction avec le réseau cristallin est faible et ils se comportent presque comme des électrons libres. Les électrons situés en haut de la bande ont une énergie plus grande, une longueur d'onde associée plus faible et une plus forte interaction avec le réseau. Chaque fois qu'un électron passe près d'un atome, il subit un retard de phase qui dépend de la longueur d'onde associée et de la distance entre les atomes. Ce retard de phase se traduit par une diminution de vitesse qui est d'autant plus importante que l'électron est proche du bord supérieur de la bande. Donc, les électrons du bas de la bande se comportent comme des particules presque libres et leur vitesse augmente quand leur énergie augmente. Toute leur énergie est presque de l'énergie cinétique. Par contre, quand on augmente l'énergie d'un électron proche du bord supérieur de la bande sa vitesse diminue. Par exemple si on applique un champ électrique qui devrait augmenter la vitesse vers la droite d'un électron libre, ce même champ diminuera la vitesse vers la droite d'un électron situé en haut de la bande.