Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть I. Васильев А.Н - 143 стр.

UptoLike

Äåôåêòû ìîãóò çàõâàòûâàòü èëè îòäàâàòü ýëåêòðîíû. Â
òåîðèè ïîëóïðîâîäíèêîâ òàêîãî ðîäà äåôåêòû íàçûâàþòñÿ
àêöåïòîðàìè èëè äîíîðàìè. Ê îáîèì òèïàì äåôåêòîâ ïðèìå
-
íèìî íàçâàíèå ëîâóøêè ýëåêòðîííîé èëè äûðî÷íîé â çàâè
-
ñèìîñòè îò òîãî, êàêîé ïðîöåññ çàõâàòà ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì.
Äåôåêòû êëàññèôèöèðóþòñÿ òàêæå ïî îòíîøåíèþ ê âçàè
-
ìîäåéñòâèþ ñî ñâåòîì. Òàê, äåôåêòû, èìåþùèå òàêèå ýëåêò
-
ðîííûå ñîñòîÿíèÿ, ýíåðãèÿ ïåðåõîäîâ ìåæäó êîòîðûìè ëåæèò
â îáëàñòè çàïðåùåííîé çîíû, íàçûâàþòñÿ öåíòðàìè îêðàñêè,
ïîñêîëüêó èìåííî îíè ïðèâîäÿò ê îêðàñêå ïðîçðà÷íûõ â âè
-
äèìîé îáëàñòè êðèñòàëëîâ. Åñëè äåôåêò èíòåíñèâíî çàõâàòû
-
âàåò ýëåêòðîííûå âîçáóæäåíèÿ è ïðèâîäèò ê èçëó÷àòåëüíîé
ðåêîìåíäàöèè â âèäå ôîòîíà ëþìèíåñöåíöèè, òî òàêîãî ðîäà
äåôåêòû íàçûâàþòñÿ öåíòðîì ñâå÷åíèÿ.
Òàêîãî ðîäà êëàññèôèêàöèþ ìîæíî ïðîäîëæàòü è äàëåå.
Íåîáõîäèìî òîëüêî îòìåòèòü óñëîâíîñòü ìíîãèõ íàçâàíèé äå-
ôåêòîâ, ïîñêîëüêó â ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ îäíè è òå æå äåôåê-
òû ìîãóò âåñòè ñåáÿ ïî-ðàçíîìó.
 òâåðäîì òåëå ëþáîé äåôåêò îïèñûâàåòñÿ èçìåíåíèåì
íåêîòîðûõ ÷ëåíîâ â ãàìèëüòîíèàíå èäåàëüíîãî êðèñòàëëà.
Ïðè ýòîì ñðàçó íàðóøàåòñÿ îäíî èç îñíîâíûõ ïðåèìóùåñòâ â
îïèñàíèè êðèñòàëëà — åãî òðàíñëÿöèîííàÿ èíâàðèàíòíîñòü.
Ôóíêöèè ýëåêòðîíîâ â êðèñòàëëå óæå ïåðåñòàþò óäîâëåòâî-
ðÿòü òåîðåìå Áëîõà, è âîëíîâîé âåêòîð ïåðåñòàåò áûòü «õîðî-
øèì» êâàíòîâûì ÷èñëîì. Âîëíîâûå ôóíêöèè èäåàëüíîãî
êðèñòàëëà èñïîëüçóþòñÿ òîëüêî â êà÷åñòâå íà÷àëüíîãî ïðèá-
ëèæåíèÿ.
 îòíîøåíèè äåôåêòîâ ìîæíî âûäåëèòü òå æå äâà ïîäõî
-
äà, êàêèå âñòðå÷àëèñü ïðè îïèñàíèè ýêñèòîíîâ. Íà÷íåì ñ îïè
-
ñàíèÿ äåôåêòîâ áîëüøîãî ðàäèóñà.
9.2 Äåôåêòû áîëüøîãî ðàäèóñà
Åñëè ïðåäïîëîæèòü, ÷òî âîçìóùåíèå, êîòîðîå âíîñèò ïî
-
òåíöèàë äåôåêòà, ÿâëÿåòñÿ ñëàáûì, òî ìîæíî èñïîëüçîâàòü â
êà÷åñòâå ôóíêöèé íóëåâîãî ïðèáëèæåíèÿ áëîõîâñêèå ôóíê
-
öèè èäåàëüíîãî êðèñòàëëà. Íà ýòîì áàçèñå ìîæíî ïîñòðîèòü
âîëíîâóþ ôóíêöèþ äåôåêòà (ñì., íàïðèìåð, [87]):
la
la
a
=
å
f ()kk
k
, (9.1)
ãäå
a
a
kr
kr
k
=
-
Veu
i12
()
áëîõîâñêàÿ ôóíêöèÿ (7.4)
142
     Äåôåêòû ìîãóò çàõâàòûâàòü èëè îòäàâàòü ýëåêòðîíû. Â
òåîðèè ïîëóïðîâîäíèêîâ òàêîãî ðîäà äåôåêòû íàçûâàþòñÿ
àêöåïòîðàìè èëè äîíîðàìè. Ê îáîèì òèïàì äåôåêòîâ ïðèìå-
íèìî íàçâàíèå ëîâóøêè — ýëåêòðîííîé èëè äûðî÷íîé â çàâè-
ñèìîñòè îò òîãî, êàêîé ïðîöåññ çàõâàòà ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì.
     Äåôåêòû êëàññèôèöèðóþòñÿ òàêæå ïî îòíîøåíèþ ê âçàè-
ìîäåéñòâèþ ñî ñâåòîì. Òàê, äåôåêòû, èìåþùèå òàêèå ýëåêò-
ðîííûå ñîñòîÿíèÿ, ýíåðãèÿ ïåðåõîäîâ ìåæäó êîòîðûìè ëåæèò
â îáëàñòè çàïðåùåííîé çîíû, íàçûâàþòñÿ öåíòðàìè îêðàñêè,
ïîñêîëüêó èìåííî îíè ïðèâîäÿò ê îêðàñêå ïðîçðà÷íûõ â âè-
äèìîé îáëàñòè êðèñòàëëîâ. Åñëè äåôåêò èíòåíñèâíî çàõâàòû-
âàåò ýëåêòðîííûå âîçáóæäåíèÿ è ïðèâîäèò ê èçëó÷àòåëüíîé
ðåêîìåíäàöèè â âèäå ôîòîíà ëþìèíåñöåíöèè, òî òàêîãî ðîäà
äåôåêòû íàçûâàþòñÿ öåíòðîì ñâå÷åíèÿ.
     Òàêîãî ðîäà êëàññèôèêàöèþ ìîæíî ïðîäîëæàòü è äàëåå.
Íåîáõîäèìî òîëüêî îòìåòèòü óñëîâíîñòü ìíîãèõ íàçâàíèé äå-
ôåêòîâ, ïîñêîëüêó â ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ îäíè è òå æå äåôåê-
òû ìîãóò âåñòè ñåáÿ ïî-ðàçíîìó.
     Â òâåðäîì òåëå ëþáîé äåôåêò îïèñûâàåòñÿ èçìåíåíèåì
íåêîòîðûõ ÷ëåíîâ â ãàìèëüòîíèàíå èäåàëüíîãî êðèñòàëëà.
Ïðè ýòîì ñðàçó íàðóøàåòñÿ îäíî èç îñíîâíûõ ïðåèìóùåñòâ â
îïèñàíèè êðèñòàëëà — åãî òðàíñëÿöèîííàÿ èíâàðèàíòíîñòü.
Ôóíêöèè ýëåêòðîíîâ â êðèñòàëëå óæå ïåðåñòàþò óäîâëåòâî-
ðÿòü òåîðåìå Áëîõà, è âîëíîâîé âåêòîð ïåðåñòàåò áûòü «õîðî-
øèì» êâàíòîâûì ÷èñëîì. Âîëíîâûå ôóíêöèè èäåàëüíîãî
êðèñòàëëà èñïîëüçóþòñÿ òîëüêî â êà÷åñòâå íà÷àëüíîãî ïðèá-
ëèæåíèÿ.
     Â îòíîøåíèè äåôåêòîâ ìîæíî âûäåëèòü òå æå äâà ïîäõî-
äà, êàêèå âñòðå÷àëèñü ïðè îïèñàíèè ýêñèòîíîâ. Íà÷íåì ñ îïè-
ñàíèÿ äåôåêòîâ áîëüøîãî ðàäèóñà.

9.2    Äåôåêòû áîëüøîãî ðàäèóñà
    Åñëè ïðåäïîëîæèòü, ÷òî âîçìóùåíèå, êîòîðîå âíîñèò ïî-
òåíöèàë äåôåêòà, ÿâëÿåòñÿ ñëàáûì, òî ìîæíî èñïîëüçîâàòü â
êà÷åñòâå ôóíêöèé íóëåâîãî ïðèáëèæåíèÿ áëîõîâñêèå ôóíê-
öèè èäåàëüíîãî êðèñòàëëà. Íà ýòîì áàçèñå ìîæíî ïîñòðîèòü
âîëíîâóþ ôóíêöèþ äåôåêòà (ñì., íàïðèìåð, [87]):
      l = å fla (k) ak ,                               (9.1)
          ak

ãäå   ak = V - 1 2 e ikr u ak (r) — áëîõîâñêàÿ ôóíêöèÿ (7.4)

                            142