Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть I. Васильев А.Н - 153 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

§10 Ôîòîèîíèçàöèÿ äåôåêòîâ
Ýëåêòðîííûå ñîñòîÿíèÿ äåôåêòîâ âíîñÿò âêëàä â ìíèìóþ
÷àñòü äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè.  íåäåôîðìèðóåìîé
ðåøåòêå äåôåêòû äîëæíû ïðèâîäèòü ê äåëüòàîáðàçíûì ìàê
-
ñèìóìàì â
ew
2
()
. Îäíàêî òàêîãî ðîäà ïåðåõîäû ïðàêòè÷åñêè
íå íàáëþäàþòñÿ â ðåàëüíûõ êðèñòàëëàõ èç-çà ýëåêòðîí-ôî
-
íîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, ïðèâîäÿùåãî ê óøèðåíèþ è ñìåùå
-
íèþ ëèíèè ïîãëîùåíèÿ. Ïîýòîìó äåòàëüíî ïîãëîùåíèå íà äå-
ôåêòàõ áóäåò ðàññìîòðåíî â ñëåäóþùåé ãëàâå. Çäåñü ìû ðàññ-
ìîòðèì ïåðåõîäû ñ äåôåêòíûõ óðîâíåé â ñîñòîÿíèÿ êðèñòàë-
ëà, êîòîðûå ïðèâîäÿò ê øèðîêèì ïîëîñàì ïîãëîùåíèÿ. Òàêî-
ãî ðîäà ïåðåõîäû âîçìîæíû â ñëó÷àå ôîòîèîíèçàöèè äåôåê-
òîâ, êîãäà ýëåêòðîíû ñ ëîêàëèçîâàííîãî ýëåêòðîííîãî ñîñòîÿ-
íèÿ äåôåêòà ñ èçâåñòíîé ýíåðãèåé ïåðåõîäÿò â äåëîêàëèçîâàí-
íîå ñîñòîÿíèå â çîíå ïðîâîäèìîñòè, èëè ïóñòîé óðîâåíü çà-
ïîëíÿåòñÿ ýëåêòðîíîì ñ îáðàçîâàíèåì äåëîêàëèçîâàííîãî
ñîñòîÿíèÿ â âàëåíòíîé çîíå.  ýòîì ñëó÷àå ïîãëîùåíèå ïðî-
ïîðöèîíàëüíî êîíöåíòðàöèè äåôåêòîâ. Ìíèìàÿ ÷àñòü äèýëåê-
òðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè èìååò âèä
ew
p
dw w
2
22
2
4
() ( )=-
å
eN
fi
fi
if
h
re
. (10.1)
Äëÿ îöåíêè âêëàäà äåôåêòà â ïîãëîùåíèå â êà÷åñòâå íà÷àëü
-
íîãî ñîñòîÿíèÿ ìîæíî ðàññìàòðèâàòü âîëíîâóþ ôóíêöèþ îñ
-
íîâíîãî ñîñòîÿíèÿ äåôåêòà, â êà÷åñòâå êîíå÷íîãî — áëîõîâñ
-
êóþ ôóíêöèþ, ïðèíàäëåæàùóþ êîíòèíóóìó çîíû ïðîâîäè
-
ìîñòè
ck
. Ïðè ýòîì
w
fi
ci
EE=-(() )k h
, ãäå
E
c
()k
— ýíåðãèÿ
çîíû ïðîâîäèìîñòè â çàâèñèìîñòè îò âîëíîâîãî âåêòîðà
k
,à
E
i
— ýíåðãèÿ îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ äåôåêòà.
Äëÿ îöåíêè ìàòðè÷íîãî ýëåìåíòà äèïîëüíîãî ïåðåõîäà,
âõîäÿùåãî â (10.1), íåîáõîäèìî çíàòü âîëíîâóþ ôóíêöèþ íà
-
÷àëüíîãî ñîñòîÿíèÿ.  îáùåì ñëó÷àå ýòà âîëíîâàÿ ôóíêöèÿ
152
§10    Ôîòîèîíèçàöèÿ äåôåêòîâ



     Ýëåêòðîííûå ñîñòîÿíèÿ äåôåêòîâ âíîñÿò âêëàä â ìíèìóþ
÷àñòü äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè.  íåäåôîðìèðóåìîé
ðåøåòêå äåôåêòû äîëæíû ïðèâîäèòü ê äåëüòàîáðàçíûì ìàê-
ñèìóìàì â e2 (w). Îäíàêî òàêîãî ðîäà ïåðåõîäû ïðàêòè÷åñêè
íå íàáëþäàþòñÿ â ðåàëüíûõ êðèñòàëëàõ èç-çà ýëåêòðîí-ôî-
íîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, ïðèâîäÿùåãî ê óøèðåíèþ è ñìåùå-
íèþ ëèíèè ïîãëîùåíèÿ. Ïîýòîìó äåòàëüíî ïîãëîùåíèå íà äå-
ôåêòàõ áóäåò ðàññìîòðåíî â ñëåäóþùåé ãëàâå. Çäåñü ìû ðàññ-
ìîòðèì ïåðåõîäû ñ äåôåêòíûõ óðîâíåé â ñîñòîÿíèÿ êðèñòàë-
ëà, êîòîðûå ïðèâîäÿò ê øèðîêèì ïîëîñàì ïîãëîùåíèÿ. Òàêî-
ãî ðîäà ïåðåõîäû âîçìîæíû â ñëó÷àå ôîòîèîíèçàöèè äåôåê-
òîâ, êîãäà ýëåêòðîíû ñ ëîêàëèçîâàííîãî ýëåêòðîííîãî ñîñòîÿ-
íèÿ äåôåêòà ñ èçâåñòíîé ýíåðãèåé ïåðåõîäÿò â äåëîêàëèçîâàí-
íîå ñîñòîÿíèå â çîíå ïðîâîäèìîñòè, èëè ïóñòîé óðîâåíü çà-
ïîëíÿåòñÿ ýëåêòðîíîì ñ îáðàçîâàíèåì äåëîêàëèçîâàííîãî
ñîñòîÿíèÿ â âàëåíòíîé çîíå.  ýòîì ñëó÷àå ïîãëîùåíèå ïðî-
ïîðöèîíàëüíî êîíöåíòðàöèè äåôåêòîâ. Ìíèìàÿ ÷àñòü äèýëåê-
òðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè èìååò âèä
               4p2 e 2 N            2
    e2 (w) =
                  h
                         å f re i       d(w - wfi ) .      (10.1)
                         if

Äëÿ îöåíêè âêëàäà äåôåêòà â ïîãëîùåíèå â êà÷åñòâå íà÷àëü-
íîãî ñîñòîÿíèÿ ìîæíî ðàññìàòðèâàòü âîëíîâóþ ôóíêöèþ îñ-
íîâíîãî ñîñòîÿíèÿ äåôåêòà, â êà÷åñòâå êîíå÷íîãî — áëîõîâñ-
êóþ ôóíêöèþ, ïðèíàäëåæàùóþ êîíòèíóóìó çîíû ïðîâîäè-
ìîñòè ck . Ïðè ýòîì wfi = (E c (k) - Ei ) h, ãäå E c (k) — ýíåðãèÿ
çîíû ïðîâîäèìîñòè â çàâèñèìîñòè îò âîëíîâîãî âåêòîðà k, à
Ei — ýíåðãèÿ îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ äåôåêòà.
    Äëÿ îöåíêè ìàòðè÷íîãî ýëåìåíòà äèïîëüíîãî ïåðåõîäà,
âõîäÿùåãî â (10.1), íåîáõîäèìî çíàòü âîëíîâóþ ôóíêöèþ íà-
÷àëüíîãî ñîñòîÿíèÿ.  îáùåì ñëó÷àå ýòà âîëíîâàÿ ôóíêöèÿ

                               152

Страницы