Физика твердого тела. Полупроводники, диэлектрики, магнетики. Морозов А.И. - 78 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

77
б) Спин-орбитальное взаимодействие
Это взаимодействие, также как и магнитное диполь-
дипольное взаимодействие, имеет релятивистскую природу, то
есть его величина обладает по сравнению с кулоновским
взаимодействием дополнительной малостью порядка
2
)/( cv , где
v - характерная скорость электрона в атоме, а с – скорость света в
вакууме. Феноменологический гамильтониан спин-орбитального
взаимодействия имеет вид:
)
ˆ
,
ˆ
(
ˆ
SLBΗ
SL
r
r
= . (6.14)
В случае отдельного атома (иона) спин-орбитальное
взаимодействие приводит к зависимости энергии атома от
взаимной ориентации спинового
S
r
и орбитального
L
r
моментов,
то есть от величины суммарного момента
S
L
J
r
r
r
+= и к
возникновению тонкой структуры атомных уровней, отвечающих
данному терму.
В кристалле спин-орбитальное взаимодействие порождает
во втором порядке теории возмущений одноионную
анизотропию: энергия данного иона начинает зависеть от
направления спина относительно кристаллографических осей.
Природу этого явления легко понять, если учесть, что ориентация
атомных орбиталей в кристалле уже не произвольна,
как это было
в уединенном атоме. Например, в ковалентном кристалле они
направлены к соседним атомам и образуют ковалентные связи. А
поскольку спин-орбитальное взаимодействие фиксирует
направление спина относительно орбитального момента, то в
результате возникает зависимость энергии атома от направления
спина относительно кристаллографических осей.
В кристаллах с одной выделенной осью (
z), например,
обладающих тетрагональной и гексагональной решеткой Браве,
феноменологический гамильтониан одноионной анизотропии
имеет вид
2
)(
)
ˆ
(
ˆ
z
i
ан
SаΗ = , (6.15) 
                                  77

     б) Спин-орбитальное взаимодействие

      Это взаимодействие, также как и магнитное диполь-
дипольное взаимодействие, имеет релятивистскую природу, то
есть его величина обладает по сравнению с кулоновским
взаимодействием дополнительной малостью порядка ( v / c ) 2 , где
v - характерная скорость электрона в атоме, а с – скорость света в
вакууме. Феноменологический гамильтониан спин-орбитального
взаимодействия имеет вид:
                                      rˆ rˆ
                            ˆ
                            Η SL = B( L, S ) .              (6.14)
     В случае отдельного атома (иона) спин-орбитальное
взаимодействие приводит к зависимости
                                   r                энергииr атома от
взаимной ориентации спинового S и орбитального          r L rмоментов,
                                                               r
то есть от величины суммарного момента J = L + S и к
возникновению тонкой структуры атомных уровней, отвечающих
данному терму.
     В кристалле спин-орбитальное взаимодействие порождает
во втором порядке теории возмущений одноионную
анизотропию: энергия данного иона начинает зависеть от
направления спина относительно кристаллографических осей.
Природу этого явления легко понять, если учесть, что ориентация
атомных орбиталей в кристалле уже не произвольна, как это было
в уединенном атоме. Например, в ковалентном кристалле они
направлены к соседним атомам и образуют ковалентные связи. А
поскольку    спин-орбитальное         взаимодействие         фиксирует
направление спина относительно орбитального момента, то в
результате возникает зависимость энергии атома от направления
спина относительно кристаллографических осей.
     В кристаллах с одной выделенной осью (z), например,
обладающих тетрагональной и гексагональной решеткой Браве,
феноменологический гамильтониан одноионной анизотропии
имеет вид
                         Ηˆ ан = а ( Sˆi( z ) ) 2 ,              (6.15)

Страницы