Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть I. Васильев А.Н - 117 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

ñòîðîíû, îíè ñëàáî ïðîÿâëÿþòñÿ â îïòè÷åñêîì ïîãëîùåíèè.
Íàïðîòèâ, â áîëåå øèðîêîçîííûõ êðèñòàëëàõ
Ry
*
âîçðàñòà
-
åò. Òàê, â
Cu O
2
— âåùåñòâå, â êîòîðîì âïåðâûå íàáëþäàëîñü
áîëüøîå ÷èñëî ýêñèòîííûõ ëèíèé, ñîîòâåòñòâóþùèõ áîëü
-
øèì
n
,
Ry
*
ïîðÿäêà 0,1 ý [77]; à â ùåëî÷íî-ãàëîèäíûõ êðèñ
-
òàëëàõ äîñòèãàåò 0,5 ýÂ. Ñîîòâåòñòâåííî óìåíüøàåòñÿ è ðàäè
-
óñ ñîñòîÿíèÿ. Ïîýòîìó â ýòèõ êðèñòàëëàõ îáëàñòü âëèÿíèÿ ýê
-
ñèòîííûõ ñîñòîÿíèé ñîñòàâëÿåò 1,5—2 ýÂ, è îñîáåííîñòè Âàí
Õîâà â ïðèíöèïå íàáëþäàòü íåâîçìîæíî.
Çäåñü íåîáõîäèìî ñäåëàòü ñëåäóþùåå çàìå÷àíèå. Äëÿ
îöåíêè øèðèíû çàïðåùåííîé çîíû
E
g
âî ìíîãèõ êðèñòàëëàõ,
â òîì ÷èñëå è â øèðîêîçîííûõ, ÷àñòî èñïîëüçóþò ìîäåëü ýê
-
ñèòîíîâ Âàíüå—Ìîòòà, ïðè÷åì îãðàíè÷èâàþòñÿ èíîãäà ïåð
-
âûìè äâóìÿ-òðåìÿ ïèêàìè ýêñèòîííîé ñåðèè, ïîëó÷àÿ èç íèõ
çíà÷åíèå
Ry
*
. Ïðè ýòîì íå ó÷èòûâàåòñÿ, ÷òî
1s
-ñîñòîÿíèå èìå
-
åò ìàëûé ðàäèóñ è ê íåìó ìîäåëü ýêñèòîíà áîëüøîãî ðàäèóñà
îáû÷íî ïëîõî ïðèìåíèìà. Ïîýòîìó ê òàêîãî ðîäà îöåíêàì øè-
ðèíû çàïðåùåííîé çîíû ñëåäóåò îòíîñèòüñÿ ñ îñòîðîæíîñ-
òüþ. Îïðåäåëåííûì êðèòåðèåì ïðèìåíèìîñòè ìîäåëè Âàíüå-
Ìîòòà ìîæåò ñëóæèòü îòíîøåíèå ïëîùàäåé ïîä
1s
-è
2s
-ïèêà-
ìè, êîòîðîå äîëæíî ñîñòàâëÿòü 8:1.
Çäåñü ðàññìîòðåíû îñíîâíûå ÷åðòû ýêñèòîííûõ ýôôåê-
òîâ, êîòîðûå ïðîÿâëÿþòñÿ âáëèçè ìèíèìóìà
EE
cv
HF HF
-
—
îñîáîé òî÷êè
M
0
-òèïà ïî êëàññèôèêàöèè §5.  ñëó÷àå íåèçîò-
ðîïíûõ, âûðîæäåííûõ çîí ðàñ÷åò ýêñèòîííûõ ýôôåêòîâ çíà-
÷èòåëüíî óñëîæíÿåòñÿ, îäíàêî îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè
e
2
ìåíÿþòñÿ ìàëî. Âáëèçè îñòàëüíûõ êðèòè÷åñêèõ òî÷åê (
M
1
,
M
2
,
M
3
) òîæå âîçìîæíî âîçíèêíîâåíèå ýêñèòîííûõ ýôôåê
-
òîâ, êîòîðûå ïðèâîäÿò ê èçìåíåíèþ ôîðìû ñïåêòðà ïîãëîùå
-
íèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ ðàññìîòðåííûì â ïðåäûäóùåì ïàðàãðàôå.
Òàê, â êðèòè÷åñêîé òî÷êå
M
3
ýëåêòðîí è äûðêà ýôôåêòèâíî
îòòàëêèâàþòñÿ äðóã îò äðóãà, ÷òî ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ âå
-
ðîÿòíîñòè èõ íàõîæäåíèÿ â îäíîé òî÷êå è, ñëåäîâàòåëüíî, ê
óìåíüøåíèþ âêëàäà îò ñîîòâåòñòâóþùåé ïàðû çîí â
e
2
. Åñòåñ
-
òâåííî, ÷òî â ýòîé òî÷êå íå îáðàçóåòñÿ ñâÿçàííûõ ñîñòîÿíèé.
Âåëè÷èíà
F
l0
0()
2
óìåíüøàåòñÿ ýêñïîíåíöèàëüíî áûñòðî (êàê
e
x-1
) ïðè ïðèáëèæåíèè ê òî÷êå
M
3
(~ )xE
M
3
- hw
, è ïîýòî
-
ìó âêëàä â
ew
2
()
ïëàâíî ïåðåõîäèò â íîëü.
Óâåëè÷åíèå
ew
2
()
ïðè ýíåðãèÿõ
hw
âîêðóã òî÷êè
M
0
èèõ
óìåíüøåíèå íèæå òî÷êè
M
3
ñâÿçàíû äðóã ñ äðóãîì,
116
ñòîðîíû, îíè ñëàáî ïðîÿâëÿþòñÿ â îïòè÷åñêîì ïîãëîùåíèè.
Íàïðîòèâ, â áîëåå øèðîêîçîííûõ êðèñòàëëàõ Ry * âîçðàñòà-
åò. Òàê, â Cu 2 O — âåùåñòâå, â êîòîðîì âïåðâûå íàáëþäàëîñü
áîëüøîå ÷èñëî ýêñèòîííûõ ëèíèé, ñîîòâåòñòâóþùèõ áîëü-
øèì n, Ry * ïîðÿäêà 0,1 ý [77]; à â ùåëî÷íî-ãàëîèäíûõ êðèñ-
òàëëàõ äîñòèãàåò 0,5 ýÂ. Ñîîòâåòñòâåííî óìåíüøàåòñÿ è ðàäè-
óñ ñîñòîÿíèÿ. Ïîýòîìó â ýòèõ êðèñòàëëàõ îáëàñòü âëèÿíèÿ ýê-
ñèòîííûõ ñîñòîÿíèé ñîñòàâëÿåò 1,5—2 ýÂ, è îñîáåííîñòè Âàí
Õîâà â ïðèíöèïå íàáëþäàòü íåâîçìîæíî.
     Çäåñü íåîáõîäèìî ñäåëàòü ñëåäóþùåå çàìå÷àíèå. Äëÿ
îöåíêè øèðèíû çàïðåùåííîé çîíû E g âî ìíîãèõ êðèñòàëëàõ,
â òîì ÷èñëå è â øèðîêîçîííûõ, ÷àñòî èñïîëüçóþò ìîäåëü ýê-
ñèòîíîâ Âàíüå—Ìîòòà, ïðè÷åì îãðàíè÷èâàþòñÿ èíîãäà ïåð-
âûìè äâóìÿ-òðåìÿ ïèêàìè ýêñèòîííîé ñåðèè, ïîëó÷àÿ èç íèõ
çíà÷åíèå Ry * . Ïðè ýòîì íå ó÷èòûâàåòñÿ, ÷òî 1s-ñîñòîÿíèå èìå-
åò ìàëûé ðàäèóñ è ê íåìó ìîäåëü ýêñèòîíà áîëüøîãî ðàäèóñà
îáû÷íî ïëîõî ïðèìåíèìà. Ïîýòîìó ê òàêîãî ðîäà îöåíêàì øè-
ðèíû çàïðåùåííîé çîíû ñëåäóåò îòíîñèòüñÿ ñ îñòîðîæíîñ-
òüþ. Îïðåäåëåííûì êðèòåðèåì ïðèìåíèìîñòè ìîäåëè Âàíüå-
Ìîòòà ìîæåò ñëóæèòü îòíîøåíèå ïëîùàäåé ïîä 1s- è 2s-ïèêà-
ìè, êîòîðîå äîëæíî ñîñòàâëÿòü 8:1.
     Çäåñü ðàññìîòðåíû îñíîâíûå ÷åðòû ýêñèòîííûõ ýôôåê-
òîâ, êîòîðûå ïðîÿâëÿþòñÿ âáëèçè ìèíèìóìà E HF     c  - EvHF —
îñîáîé òî÷êè M0 -òèïà ïî êëàññèôèêàöèè §5.  ñëó÷àå íåèçîò-
ðîïíûõ, âûðîæäåííûõ çîí ðàñ÷åò ýêñèòîííûõ ýôôåêòîâ çíà-
÷èòåëüíî óñëîæíÿåòñÿ, îäíàêî îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè e2
ìåíÿþòñÿ ìàëî. Âáëèçè îñòàëüíûõ êðèòè÷åñêèõ òî÷åê (M1 ,
M2 , M3 ) òîæå âîçìîæíî âîçíèêíîâåíèå ýêñèòîííûõ ýôôåê-
òîâ, êîòîðûå ïðèâîäÿò ê èçìåíåíèþ ôîðìû ñïåêòðà ïîãëîùå-
íèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ ðàññìîòðåííûì â ïðåäûäóùåì ïàðàãðàôå.
Òàê, â êðèòè÷åñêîé òî÷êå M3 ýëåêòðîí è äûðêà ýôôåêòèâíî
îòòàëêèâàþòñÿ äðóã îò äðóãà, ÷òî ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ âå-
ðîÿòíîñòè èõ íàõîæäåíèÿ â îäíîé òî÷êå è, ñëåäîâàòåëüíî, ê
óìåíüøåíèþ âêëàäà îò ñîîòâåòñòâóþùåé ïàðû çîí â e2 . Åñòåñ-
òâåííî, ÷òî â ýòîé òî÷êå íå îáðàçóåòñÿ ñâÿçàííûõ ñîñòîÿíèé.
                  2
Âåëè÷èíà Fl0 (0) óìåíüøàåòñÿ ýêñïîíåíöèàëüíî áûñòðî (êàê
e -1   x
           ) ïðè ïðèáëèæåíèè ê òî÷êå M3 (x ~ E M3 - hw), è ïîýòî-
ìó âêëàä â e2 (w) ïëàâíî ïåðåõîäèò â íîëü.
    Óâåëè÷åíèå e2 (w) ïðè ýíåðãèÿõ hw âîêðóã òî÷êè M0 è èõ
óìåíüøåíèå íèæå òî÷êè M3 ñâÿçàíû äðóã ñ äðóãîì,
                                 116

Страницы