Строение и свойства вещества. Изд. 2-е, переработанное. Розман Г.А. - 82 стр.

       воздействием: нагреванием, деформацией, облучением элементарными частицами и т.д.
       Электроны – это фермионы, они подчиняются принципу Паули и другим свойствам
       частиц с полуцелым спином. Освободившаяся связь у структурной частицы решётки
       после ухода электрона также является дефектом кристаллической решётки. Она полу-
       чила название дырки. Дырка в результате воздействия фононного газа может перемес-
       титься. В действительности происходит переход электрона от соседних структурных
       элементов на эту свободную связь. Однако, такое перемещение связанных электронов
       происходит по иным законам, нежели движение свободных электронов. Поэтому вы-
       годнее вместо истинного движения связанных электронов вводить в рассмотрение дви-
       жение свободных дырок. Дырки являются фермионами, но в отличие от реальных час-
       тиц они являются квазичастицами. Для их описания вводят понятие энергии, количе-
       ства движения, эффективной массы. Несмотря на то, что движение дырки обусловлено
       движением действительного электрона, эффективная масса дырки, её подвижность не
       совпадает с массой и подвижностью свободного электрона. Объяснение этому будет
       дано ниже (гл.3). В зависимости от чисто квантовых условий масса и подвижность дырки
       может оказаться больше или меньше массы и подвижности свободного электрона. Это
       очень важно иметь ввиду при объяснении свойств полупроводников.
              Поляроны. В диэлектрических средах свободный электрон оказывает поляризу-
       ющее действие на окружающие его ионы. В результате этого вокруг электрона образу-
       ется поляризационная «яма». Электрон уже не свободен – поляризованные ионы пре-
       пятствуют свободному движению электрона. За ним перемещается поляризованная об-
       ласть кристалла. В результате такого тормозного воздействия подвижность электрона
       изменяется. Электрон в диэлектрической среде вместе с окружающими его ионами об-
       разует квазичастицу – полярон. Впервые идею о поляроне высказали наши учёные Я.
       Френкель и Л. Ландау, теоретическую разработку теории полярона осуществил С. Пе-
       кар. Полярон является фермионом. Он может превратиться в свободный электрон, если
       получит каким-либо образом добавочную энергию. Тогда, придя в более быстрое дви-
       жение, он покинет окружающие его поляризованные им ионы. Другие же ионы, мимо
       которых он будет проходить, не смогут поляризоваться, так как на этот процесс требу-
       ется определённое время. Но при замедлении движения он снова может быть захвачен
       поляризованной областью – «потенциальной ямой».
              Экситоны. Возникшие в кристалле электроны и дырки обладают эффективными
       электрическими зарядами. Благодаря кулоновскому воздействию электрон и дырка мо-
       гут оказаться связанными. Электрон будет перемещаться по окружающим дырку струк-
       турным частицам решётки. Возникает нечто похожее на водородный атом. Обнаруже-
       но, что у такого дефекта спектр действительно напоминает водородный спектр. Экспе-
       риментально изучил экситоны ленинградский физик Е. Гросс (1951г.). Теоретически
       существование экситонов предсказал Я. Френкель.
              Экситоны позволяют понять многие явления, происходящие в кристаллах. Напри-
       мер, перенос энергии из одной области в другую и освобождение её при распаде экситона.
       Экситон позволил понять бестоковый внутренний фотоэффект. Обычно при облучении
       кристалла возникали свободные носители зарядов. Однако были получены эксперимен-
       тальные факты, противоречащие этой простой теории внутреннего фотоэффекта: несмот-
       ря на освещение фотоэлемента, ток в электрической цепи отсутствовал. Возникшее затруд-
       нение было разрешено благодаря привлечению для объяснения явления экситонов: элект-
       рон локализовался возле дырки и возникал бестоковый дефект решётки – экситон. Только
       при последующем прогреве кристалла экситоны разрушались и в цепи обнаруживался
       ток.. Академик Е. Гросс сравнивал роль экситона в познании свойств кристалла с ролью

                                                                                          82




PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com