Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть I. Васильев А.Н - 104 стр.

UptoLike

ýëåêòðîí è äûðêó, èìåþùèå îòíîñèòåëüíûé èìïóëüñ
hk
â ñîñ
-
òîÿíèè
lK
, â òî âðåìÿ êàê ôóíêöèÿ
F
lK
l()
ñ âåðîÿòíîñòüþ
íàéòè â òîì æå ñîñòîÿíèè ýëåêòðîí íà ðàññòîÿíèè
l
îò äûðêè.
Ñîñòîÿíèå
lK
, áóäó÷è ñîáñòâåííûì ñîñòîÿíèåì ãàìèëü
-
òîíèàíà
$
H
0
, è ó÷èòûâàþùåå ìåæýëåêòðîííîå âçàèìîäåéñò
-
âèå, íàçûâàåòñÿ ýêñèòîííûì ñîñòîÿíèåì. Ñåêóëÿðíîå óðàâíå
-
íèå äëÿ íàõîæäåíèÿ ñîáñòâåííîãî çíà÷åíèÿ ãàìèëüòîíèàíà
èìååò âèä (ñì., íàïðèìåð, [67, 71]):
lK l K l l
K
l
KK
$
() ()H
0
¢¢
=
¢
å
FEF
lll
, (6.2)
ãäå
lK l K k K kK
kl kl
kk
$$
HH
0
1
0
¢
=
¢
=
-
¢
-
¢
¢
å
Ne
ii
=---
--
¢
å
NE E e
cv
i1
[() ( )]
()HF HF
kkK
kl l
k
-+
¢¢
å
ddd
ll l0 l 0
km
m
lmwew
i
Coul
ex
() ( )
.
Çäåñü
wcv
e
vc
Coul
() , ,ll0
rr
0l=
-
2
12
ýíåðãèÿ êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ýëåêòðîíîì è
äûðêîé, ìàêñèìóìû âîëíîâûõ ôóíêöèé êîòîðûõ ïðèõîäÿòñÿ
íà ÿ÷åéêè, ðàçäåëåííûå ðàññòîÿíèåì
l
(ýëåêòðîí èìååò ìàêñè
-
ìóì âîëíîâîé ôóíêöèè â ÿ÷åéêå
l
, à äûðêà — â ÿ÷åéêå
0
), à
wcv
e
cv
exl
() , ,mm0
rr
0m=
-
2
12
ýíåðãèÿ îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ýëåêòðîíà è äûðêè äëÿ
ïðîöåññà, â êîòîðîì â íà÷àëüíîì ñîñòîÿíèè êàê ýëåêòðîí, òàê
è äûðêà íàõîäèëèñü â ÿ÷åéêå
m
, à ê êîíå÷íîì ñîñòîÿíèè â
ÿ÷åéêå
0
(òî åñòü âîçáóæäåííîå ñîñòîÿíèå ïåðåíîñèòñÿ èç
ÿ÷åéêè
m
â ÿ÷åéêó
0
).
 îáùåì âèäå óðàâíåíèå (6.2) íå ìîæåò áûòü ðåøåíî. Ïî
-
ýòîìó ÷àùå âñåãî îãðàíè÷èâàþòñÿ äâóìÿ ïðåäåëüíûìè ñëó÷à
-
ÿìè. Åñëè ýëåêòðîííî-äûðî÷íàÿ ïàðà ñâÿçàíà ñëàáî, ÷òî áû
-
âàåò â ñëó÷àå áîëüøîé äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè è
103
ýëåêòðîí è äûðêó, èìåþùèå îòíîñèòåëüíûé èìïóëüñ hk â ñîñ-
òîÿíèè lK , â òî âðåìÿ êàê ôóíêöèÿ FlK (l) — ñ âåðîÿòíîñòüþ
íàéòè â òîì æå ñîñòîÿíèè ýëåêòðîí íà ðàññòîÿíèè l îò äûðêè.
    Ñîñòîÿíèå lK , áóäó÷è ñîáñòâåííûì ñîñòîÿíèåì ãàìèëü-
òîíèàíà H$ 0 , è ó÷èòûâàþùåå ìåæýëåêòðîííîå âçàèìîäåéñò-
âèå, íàçûâàåòñÿ ýêñèòîííûì ñîñòîÿíèåì. Ñåêóëÿðíîå óðàâíå-
íèå äëÿ íàõîæäåíèÿ ñîáñòâåííîãî çíà÷åíèÿ ãàìèëüòîíèàíà
èìååò âèä (ñì., íàïðèìåð, [67, 71]):

      å     lK H$ 0 l ¢K FlK (l ¢) = E lK FlK (l) ,               (6.2)
       l¢

ãäå
      lK H$ 0 l ¢K = N -1 å e ik ¢l - ikl ¢ k¢K H$ 0 kK =
                                 kk ¢

            = N -1 å [E cHF (k) - EvHF (k - K)] e ik(l - l ¢) -
                     k

            - d ll ¢ wCoul (l) + d l0 d l ¢0 å e ikm wex (m) .
                                         m

Çäåñü
                                 e2
      wCoul (l) = cl, v0               v0, cl
                               r1 - r2
— ýíåðãèÿ êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ýëåêòðîíîì è
äûðêîé, ìàêñèìóìû âîëíîâûõ ôóíêöèé êîòîðûõ ïðèõîäÿòñÿ
íà ÿ÷åéêè, ðàçäåëåííûå ðàññòîÿíèåì l (ýëåêòðîí èìååò ìàêñè-
ìóì âîëíîâîé ôóíêöèè â ÿ÷åéêå l, à äûðêà — â ÿ÷åéêå 0), à
                        e2
    wexl (m) = cm, v0         c0, vm
                      r1 - r2
— ýíåðãèÿ îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ýëåêòðîíà è äûðêè äëÿ
ïðîöåññà, â êîòîðîì â íà÷àëüíîì ñîñòîÿíèè êàê ýëåêòðîí, òàê
è äûðêà íàõîäèëèñü â ÿ÷åéêå m, à ê êîíå÷íîì ñîñòîÿíèè — â
ÿ÷åéêå 0 (òî åñòü âîçáóæäåííîå ñîñòîÿíèå ïåðåíîñèòñÿ èç
ÿ÷åéêè m â ÿ÷åéêó 0).
    Â îáùåì âèäå óðàâíåíèå (6.2) íå ìîæåò áûòü ðåøåíî. Ïî-
ýòîìó ÷àùå âñåãî îãðàíè÷èâàþòñÿ äâóìÿ ïðåäåëüíûìè ñëó÷à-
ÿìè. Åñëè ýëåêòðîííî-äûðî÷íàÿ ïàðà ñâÿçàíà ñëàáî, ÷òî áû-
âàåò â ñëó÷àå áîëüøîé äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè è

                                         103