ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
ïîñêîëüêó
ew
2
()
äîëæíû óäîâëåòâîðÿòü ïðàâèëó ñóìì. Òåì
ñàìûì, óñèëåíèå ýêñèòîííûõ ýôôåêòîâ íèæå ïîðîãà
E
g
ñíå
-
îáõîäèìîñòüþ ïðèâîäèò ê ïåðåðàñïðåäåëåíèþ ñèë îñöèëëÿòî
-
ðîâ âî âñåì ñïåêòðå.  ïðåäåëå î÷åíü ñèëüíîé ýëåêòðîí-ôî
-
íîííîé ñâÿçè âñå ñèëû îñöèëëÿòîðîâ êîíöåíòðèðóþòñÿ â îä
-
íîé ëèíèè, êîòîðàÿ â ýòîì ïðåäåëå îïèñûâàåòñÿ ìîäåëüþ ýê
-
ñèòîíà Ôðåíêåëÿ. Ñèëû îñöèëëÿòîðîâ äëÿ ïåðåõîäîâ â ñîñòî
-
ÿíèÿ íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà ñòàíîâÿòñÿ ìàëûìè.
 êðèòè÷åñêèõ òî÷êàõ
M
1
è
M
2
â çàâèñèìîñòè îò ñîîòíî
-
øåíèÿ ýôôåêòèâíûõ ìàññ òàêæå âîçìîæíî ñóùåñòâîâàíèå ðå
-
çîíàíñíûõ ñîñòîÿíèé. Ýòè ñîñòîÿíèÿ ïðèâîäÿò ê ïèêàì â ïîã
-
ëîùåíèè. Îäíàêî, ïîñêîëüêó ýíåðãèÿ ýòèõ ñîñòîÿíèé ëåæèò
âûøå ìèíèìàëüíîé ýíåðãèè âîçáóæäåíèÿ îñíîâíîãî
ñîñòîÿíèÿ, ñîñòîÿíèÿ áóäóò àâòîèîíèçàöèîííûìè — îíè ðàñ
-
ïàäàþòñÿ íà äðóãèå ýëåêòðîííûå âîçáóæäåíèÿ. Ýòî ïðèâîäèò
ê êîíå÷íîé øèðèíå ñîîòâåòñòâóþùèõ ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé
äàæå â íåäåôîðìèðóåìîì êðèñòàëëå. Ìåòîäû ðàñ÷åòà ôîðì
ëèíèé ïîäîáíûõ ñîñòîÿíèé èçëîæåíû â ñëåäóþùåì ïàðàãðà-
ôå.
6.4 Ýêñèòîíû â ðåàëüíûõ êðèñòàëëàõ
Âûøå áûëè ðàññìîòðåíû äâå êðàéíèå ìîäåëè: ìîäåëè ýê-
ñèòîíà Ôðåíêåëÿ è ýêñèòîíà Âàíüå-Ìîòòà. Åñòåñòâåííî, ÷òî â
áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ äëÿ ðåàëüíûõ êðèñòàëëîâ ýòè ïðîñòûå
ìîäåëè â ÷èñòîì âèäå íåïðèìåíèìû.  äàííîì ðàçäåëå ìû
ðàññìîòðèì íåêîòîðûå ýôôåêòû, îïóùåííûå â ïðåäûäóùèõ
ðàçäåëàõ.
Ñäåëàåì íåñêîëüêî çàìå÷àíèé ïî ïîâîäó âîçìîæíûõ ñïè
-
íîâûõ ñîñòîÿíèé ýêñèòîíà ([71, 78]). Ïîñêîëüêó ýëåêòðîí è
äûðêà èìåþò ñïèí, ðàâíûé
1
2
, òî âîçìîæíî âîçíèêíîâåíèå
âîçáóæäåííîãî ñîñòîÿíèÿ ñ ïîëíûì ñïèíîì
S = 0
èëè
S = 1
.Â
ïåðâîì ñëó÷àå ýêñèòîí íàçûâàåòñÿ ñèíãëåòíûì ýêñèòîíîì, âî
âòîðîì — òðèïëåòíûì. Ïðè îïòè÷åñêîì âîçáóæäåíèè ñïèí
ýëåêòðîíà ïðè ïåðåõîäå èç âàëåíòíîé çîíû â çîíó ïðîâîäè
-
ìîñòè íå ìåíÿåòñÿ. Èñõîäíîå ñîñòîÿíèå
g
îáëàäàåò ðàâíûì
íóëþ ñïèíîì, ïîýòîìó ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ ôîòîíàìè íàá
-
ëþäàþòñÿ òîëüêî ñèíãëåòíûå ýêñèòîíû. Â òî æå âðåìÿ òðèï
-
ëåòíûå ýêñèòîíû èãðàþò çíà÷èòåëüíóþ ðîëü â ïðîöåññàõ ïå
-
ðåíîñà ýíåðãèè è â ëþìèíåñöåíöèè (îñîáåííî â ìîëåêóëÿð
-
íûõ êðèñòàëëàõ). Ïðè âûâîäå âûðàæåíèé äëÿ ýíåðãèè ýêñè
-
òîíîâ íåîáõîäèìî ê êîîðäèíàòàì ïðèïèñàòü ñïèíîâûå êîìïî
-
íåíòû è âåçäå, ãäå âõîäèò èíòåãðèðîâàíèå ïî
r
, ïðîèçâîäèòü
117
ïîñêîëüêó e2 (w) äîëæíû óäîâëåòâîðÿòü ïðàâèëó ñóìì. Òåì
ñàìûì, óñèëåíèå ýêñèòîííûõ ýôôåêòîâ íèæå ïîðîãà E g ñ íå-
îáõîäèìîñòüþ ïðèâîäèò ê ïåðåðàñïðåäåëåíèþ ñèë îñöèëëÿòî-
ðîâ âî âñåì ñïåêòðå.  ïðåäåëå î÷åíü ñèëüíîé ýëåêòðîí-ôî-
íîííîé ñâÿçè âñå ñèëû îñöèëëÿòîðîâ êîíöåíòðèðóþòñÿ â îä-
íîé ëèíèè, êîòîðàÿ â ýòîì ïðåäåëå îïèñûâàåòñÿ ìîäåëüþ ýê-
ñèòîíà Ôðåíêåëÿ. Ñèëû îñöèëëÿòîðîâ äëÿ ïåðåõîäîâ â ñîñòî-
ÿíèÿ íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà ñòàíîâÿòñÿ ìàëûìè.
 êðèòè÷åñêèõ òî÷êàõ M1 è M2 â çàâèñèìîñòè îò ñîîòíî-
øåíèÿ ýôôåêòèâíûõ ìàññ òàêæå âîçìîæíî ñóùåñòâîâàíèå ðå-
çîíàíñíûõ ñîñòîÿíèé. Ýòè ñîñòîÿíèÿ ïðèâîäÿò ê ïèêàì â ïîã-
ëîùåíèè. Îäíàêî, ïîñêîëüêó ýíåðãèÿ ýòèõ ñîñòîÿíèé ëåæèò
âûøå ìèíèìàëüíîé ýíåðãèè âîçáóæäåíèÿ îñíîâíîãî
ñîñòîÿíèÿ, ñîñòîÿíèÿ áóäóò àâòîèîíèçàöèîííûìè — îíè ðàñ-
ïàäàþòñÿ íà äðóãèå ýëåêòðîííûå âîçáóæäåíèÿ. Ýòî ïðèâîäèò
ê êîíå÷íîé øèðèíå ñîîòâåòñòâóþùèõ ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé
äàæå â íåäåôîðìèðóåìîì êðèñòàëëå. Ìåòîäû ðàñ÷åòà ôîðì
ëèíèé ïîäîáíûõ ñîñòîÿíèé èçëîæåíû â ñëåäóþùåì ïàðàãðà-
ôå.
6.4 Ýêñèòîíû â ðåàëüíûõ êðèñòàëëàõ
Âûøå áûëè ðàññìîòðåíû äâå êðàéíèå ìîäåëè: ìîäåëè ýê-
ñèòîíà Ôðåíêåëÿ è ýêñèòîíà Âàíüå-Ìîòòà. Åñòåñòâåííî, ÷òî â
áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ äëÿ ðåàëüíûõ êðèñòàëëîâ ýòè ïðîñòûå
ìîäåëè â ÷èñòîì âèäå íåïðèìåíèìû.  äàííîì ðàçäåëå ìû
ðàññìîòðèì íåêîòîðûå ýôôåêòû, îïóùåííûå â ïðåäûäóùèõ
ðàçäåëàõ.
Ñäåëàåì íåñêîëüêî çàìå÷àíèé ïî ïîâîäó âîçìîæíûõ ñïè-
íîâûõ ñîñòîÿíèé ýêñèòîíà ([71, 78]). Ïîñêîëüêó ýëåêòðîí è
äûðêà èìåþò ñïèí, ðàâíûé 12, òî âîçìîæíî âîçíèêíîâåíèå
âîçáóæäåííîãî ñîñòîÿíèÿ ñ ïîëíûì ñïèíîì S = 0 èëè S = 1. Â
ïåðâîì ñëó÷àå ýêñèòîí íàçûâàåòñÿ ñèíãëåòíûì ýêñèòîíîì, âî
âòîðîì — òðèïëåòíûì. Ïðè îïòè÷åñêîì âîçáóæäåíèè ñïèí
ýëåêòðîíà ïðè ïåðåõîäå èç âàëåíòíîé çîíû â çîíó ïðîâîäè-
ìîñòè íå ìåíÿåòñÿ. Èñõîäíîå ñîñòîÿíèå g îáëàäàåò ðàâíûì
íóëþ ñïèíîì, ïîýòîìó ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ ôîòîíàìè íàá-
ëþäàþòñÿ òîëüêî ñèíãëåòíûå ýêñèòîíû. Â òî æå âðåìÿ òðèï-
ëåòíûå ýêñèòîíû èãðàþò çíà÷èòåëüíóþ ðîëü â ïðîöåññàõ ïå-
ðåíîñà ýíåðãèè è â ëþìèíåñöåíöèè (îñîáåííî â ìîëåêóëÿð-
íûõ êðèñòàëëàõ). Ïðè âûâîäå âûðàæåíèé äëÿ ýíåðãèè ýêñè-
òîíîâ íåîáõîäèìî ê êîîðäèíàòàì ïðèïèñàòü ñïèíîâûå êîìïî-
íåíòû è âåçäå, ãäå âõîäèò èíòåãðèðîâàíèå ïî r, ïðîèçâîäèòü
117
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 116
- 117
- 118
- 119
- 120
- …
- следующая ›
- последняя »
