“發現負質量電子效應”的報道中的“負質量”應是“負有效質量”
2021年9月17日，《自然·通訊》（Nature Communications）雜誌發表了壹篇由德國雷根斯堡大學（University of Regensburg）、美國加利福尼亞大學伯克利分校（Universityof California, Berkeley）、耶魯大學、英國劍橋大學和日本築波大學（University of Tsukuba）的科學家合作完成的研究。這個研究報道了在壹種新型納米半導體材料內，第壹次測量到由負質量電子引起的異常效應。這種新型納米半導體材料使用了單層原子厚度的二硒化鎢晶體。壹般情況下，即按常理認知，這種材料在激光的照射下，裏面的電子吸收了激光的能量會並發出紅色的光。然而，當這種材料受到壹種紅色激光照射的時候，它不僅發出紅光，還會發出壹些微弱的藍光。藍光比紅光具有更高的能量。分析結果表明，這種藍光的產生是材料裏面的負質量電子所起的作用。
在半導體裏面，因為周期性條件，產生了能隙和能帶。導帶底部的電子是負質量，價帶頂部的空穴是正質量。但是這裏的質量是所謂的有效質量。導帶和價帶都是類似的拋物線形狀，導帶開口向上，因而電子有效質量為正。價帶開口向下，因而價帶電子的有效質量為負。空穴是電子集體運動等效出的準粒子，其電荷和有效質量的符號都與電子相反。
比如，下圖是矽的能帶圖，能量零點下是價帶，價帶上面的能帶是導帶。顯然導帶由開口向下（CB2）和開口向上（CB1）的幾個子帶組成。CB1中的電子有效質量為正，而CB2中的電子有效質量為負。
長時期以來，我們考慮的導帶都是CB1類型的導帶，沒有考慮CB2類型的導帶，甚至CB2類型的導帶有什麽影響都沒有考慮。另壹方面，我們考慮的電子和空穴都是位於帶底和帶頂的電子和空穴，不在帶底和帶頂的電子和空穴的影響也沒有考慮。而這篇《自然·通訊》上的文章計算並測量到CB2類型的導帶的影響。