半导体中的半相对论性：综述

综述了窄禁带半导体(NGS)中电子行为与相对论电子之间的类比。NGS中的能带对应于狭义相对论，后者类似于NGS的两能带k·p描述。NGS中的最大电子速度 u=(okolo)1x 10^8 cm/s，对应于光速。引入了半导体中电子的有效质量，将其速度与准动量相关联。该质量对能量的依赖类似于相对论电子的质量。在 Hg_{1-x}Cd_xTe 合金中，可以达到消失的能隙，此时电子和轻空穴是三维无质量狄拉克费米子。为NGS定义了波长 lam_z，类比于康普顿波长，在半导体材料中 lam_z 约为几十埃，与隧穿实验一致。NGS中的带间电子隧穿与狄拉克方程负能与正能之间的隧穿紧密类似。相对论类比适用于外磁场中电子的轨道和自旋性质。NGS电子与相对论电子的自旋磁矩均随能量增加而趋于零。描述了交叉电磁场中的电子。正是半相对论性两能带描述为这种情况下的实验提供了正确解释。在交叉场中观察到横向多普勒频移，表明电子与观察者之间存在时间膨胀。半导体电子的 Zitterbewegung(ZB，颤动运动)现象类比于自由相对论电子。石墨烯、碳纳米管、拓扑绝缘体阐释了极端半相对论性情形。强调了相对论类比的近似与限制。在半导体中观察半相对论效应通常比在真空中观察相对论效应更容易。