Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть I. Васильев А.Н - 208 стр.

UptoLike

Êàê è â ñëó÷àå ïðÿìîé çàïðåùåííîé çîíû, ìåæäó ýëåêò
-
ðîíîì â çîíå
c
è äûðêîé â çîíå
v
ìîæåò íàáëþäàòüñÿ ýëåêòðîñ
-
òàòè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå, êîòîðîå ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ
íåïðÿìûõ ýêñèòîíîâ. Ïîëíûé èìïóëüñ òàêîãî ýêñèòîíà áëè
-
çîê ê
hq
0
, à ýíåðãèÿ (â ñëó÷àå ýêñèòîíîâ áîëüøîãî ðàäèóñà)
îïèñûâàåòñÿ ðèäáåðãîâñêîé ñåðèåé (ñì.§ 6) ñ òî÷êîé ñãóùå
-
íèÿ
E
g
i
. Îïòè÷åñêèå ïåðåõîäû â ñëó÷àå ðàçðåøåííûõ ñîñòîÿ
-
íèé ïðîèñõîäÿò âî âñå
s
-ñîñòîÿíèÿ, êàê è â ñëó÷àå ïðÿìûõ ýê
-
ñèòîííûõ ïåðåõîäîâ, à îñòðûå äåëüòàîáðàçíûå ïèêè çàìåíÿ
-
þòñÿ ïîðîãàìè ñî êîðíåâûì ïîâåäåíèåì:
ew w
qw
2
2
212
0
0
()~ ()( )
(
,,
CF E n
E
sn g
i
s
sn
hh
h
-+ ± ´
´-
*
±
å
Ry W
q
g
i
ss
nn +
*
Ry
2
00
12 12hmW
qq
)( ),
ãäå
F
n
()0
2
— âåðîÿòíîñòü íàõîæäåíèÿ ýëåêòðîíà è äûðêè â
îäíîé òî÷êå â
ns
-ñîñòîÿíèè ýêñèòîíà.
Íåïðÿìûå ïåðåõîäû â ÷àùå âñåãî ñâÿçàíû ñ ïîãëîùåíèåì
è èñïóñêàíèåì îäíîãî ôîíîíà. Îäíàêî â òâåðäîì òåëå íàáëþ-
äàåòñÿ áîëüøîå êîëè÷åñòâî ýôôåêòîâ, îáóñëîâëåííûõ ìíîãî-
ôîíîííûìè ïðîöåññàìè. Îäíî èç íàèáîëåå èçâåñòíûõ ïðîÿâ-
ëåíèé ýòèõ ïðîöåññîâ çàâèñèìîñòü øèðèíû çàïðåùåííîé
çîíû
E
g
(êàê ïðÿìîé, òàê è íåïðÿìîé) îò òåìïåðàòóðû. Èç-
âåñòíî, ÷òî ñ ðîñòîì, òåìïåðàòóðû
E
g
ïîíèæàåòñÿ. Ýòî ñâÿçà-
íî, â ÷àñòíîñòè, ñ òåïëîâûì ðàñøèðåíèåì òâåðäûõ òåë è ñ çà-
âèñèìîñòüþ ýíåðãåòè÷åñêîé ùåëè îò ïîñòîÿííîé ðåøåòêè,
ðàâíîâåñíîå çíà÷åíèå êîòîðîé èçìåíÿåòñÿ ñ òåìïåðàòóðîé.
Îäíàêî ýôôåêò çàâèñèìîñòè
ET
g
()
îò òåìïåðàòóðû ñâÿçàí
òàêæå è ñ äðóãèìè ìíîãîôîíîííûìè ýôôåêòàìè, âîçíèêàþ
-
ùèìè â ðàìêàõ ïîëÿðîííîé òåîðèè.
15.2 Ôóíêöèÿ ôîðìû ëèíèè äëÿ ïîãëîùåíèÿ ñâåòà
ýêñèòîíîì
Ìíîãîôîíîííûìè ýôôåêòàìè îáúÿñíÿåòñÿ òàêæå è ôîð
-
ìà ëèíèè ïðÿìûõ ýêñèòîííûõ ïåðåõîäîâ â òâåðäîì òåëå. Ðà
-
íåå â ðàçäåëå 6.3 áûëî ïîêàçàíî, ÷òî îïòè÷åñêèå ïåðåõîäû â
ïðÿìûå ðàçðåøåííûå ñîñòîÿíèÿ ïðèâîäÿò ê îñòðûì ëèíèÿì ñ
íóëåâîé øèðèíîé. Êàê è â ñëó÷àå âçàèìîäåéñòâèÿ ñ óðîâíÿ
-
ìè, îáóñëîâëåííûìè äåôåêòàìè, ôîðìà ëèíèè òàêèõ ïåðåõî
-
äîâ îïðåäåëÿåòñÿ òîëüêî ôîíîíàìè. Îäíàêî ïåðåíåñåíèå ïî
-
ëó÷åííûõ â § 13 ðåçóëüòàòîâ íåïîñðåäñòâåííî íà ñëó÷àé
207
    Êàê è â ñëó÷àå ïðÿìîé çàïðåùåííîé çîíû, ìåæäó ýëåêò-
ðîíîì â çîíå c è äûðêîé â çîíå v ìîæåò íàáëþäàòüñÿ ýëåêòðîñ-
òàòè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå, êîòîðîå ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ
íåïðÿìûõ ýêñèòîíîâ. Ïîëíûé èìïóëüñ òàêîãî ýêñèòîíà áëè-
çîê ê hq 0 , à ýíåðãèÿ (â ñëó÷àå ýêñèòîíîâ áîëüøîãî ðàäèóñà)
îïèñûâàåòñÿ ðèäáåðãîâñêîé ñåðèåé (ñì.§ 6) ñ òî÷êîé ñãóùå-
íèÿ E ig . Îïòè÷åñêèå ïåðåõîäû â ñëó÷àå ðàçðåøåííûõ ñîñòîÿ-
íèé ïðîèñõîäÿò âî âñå s-ñîñòîÿíèÿ, êàê è â ñëó÷àå ïðÿìûõ ýê-
ñèòîííûõ ïåðåõîäîâ, à îñòðûå äåëüòàîáðàçíûå ïèêè çàìåíÿ-
þòñÿ ïîðîãàìè ñî êîðíåâûì ïîâåäåíèåì:

                  å Cs    Fn (0) (hw - E ig + Ry * n 2 ± hW q0 s )1 2 ´
                                2
       e2 (w) ~
                  s,±,n

          ´ q(hw - E ig + Ry * n 2 ± hW q0 s )(n q0 s + 1 2 m 1 2),
            2
ãäå Fn (0) — âåðîÿòíîñòü íàõîæäåíèÿ ýëåêòðîíà è äûðêè â
îäíîé òî÷êå â ns-ñîñòîÿíèè ýêñèòîíà.
     Íåïðÿìûå ïåðåõîäû â ÷àùå âñåãî ñâÿçàíû ñ ïîãëîùåíèåì
è èñïóñêàíèåì îäíîãî ôîíîíà. Îäíàêî â òâåðäîì òåëå íàáëþ-
äàåòñÿ áîëüøîå êîëè÷åñòâî ýôôåêòîâ, îáóñëîâëåííûõ ìíîãî-
ôîíîííûìè ïðîöåññàìè. Îäíî èç íàèáîëåå èçâåñòíûõ ïðîÿâ-
ëåíèé ýòèõ ïðîöåññîâ — çàâèñèìîñòü øèðèíû çàïðåùåííîé
çîíû E g (êàê ïðÿìîé, òàê è íåïðÿìîé) îò òåìïåðàòóðû. Èç-
âåñòíî, ÷òî ñ ðîñòîì, òåìïåðàòóðû E g ïîíèæàåòñÿ. Ýòî ñâÿçà-
íî, â ÷àñòíîñòè, ñ òåïëîâûì ðàñøèðåíèåì òâåðäûõ òåë è ñ çà-
âèñèìîñòüþ ýíåðãåòè÷åñêîé ùåëè îò ïîñòîÿííîé ðåøåòêè,
ðàâíîâåñíîå çíà÷åíèå êîòîðîé èçìåíÿåòñÿ ñ òåìïåðàòóðîé.
Îäíàêî ýôôåêò çàâèñèìîñòè E g (T) îò òåìïåðàòóðû ñâÿçàí
òàêæå è ñ äðóãèìè ìíîãîôîíîííûìè ýôôåêòàìè, âîçíèêàþ-
ùèìè â ðàìêàõ ïîëÿðîííîé òåîðèè.

15.2   Ôóíêöèÿ ôîðìû ëèíèè äëÿ ïîãëîùåíèÿ ñâåòà
       ýêñèòîíîì
    Ìíîãîôîíîííûìè ýôôåêòàìè îáúÿñíÿåòñÿ òàêæå è ôîð-
ìà ëèíèè ïðÿìûõ ýêñèòîííûõ ïåðåõîäîâ â òâåðäîì òåëå. Ðà-
íåå â ðàçäåëå 6.3 áûëî ïîêàçàíî, ÷òî îïòè÷åñêèå ïåðåõîäû â
ïðÿìûå ðàçðåøåííûå ñîñòîÿíèÿ ïðèâîäÿò ê îñòðûì ëèíèÿì ñ
íóëåâîé øèðèíîé. Êàê è â ñëó÷àå âçàèìîäåéñòâèÿ ñ óðîâíÿ-
ìè, îáóñëîâëåííûìè äåôåêòàìè, ôîðìà ëèíèè òàêèõ ïåðåõî-
äîâ îïðåäåëÿåòñÿ òîëüêî ôîíîíàìè. Îäíàêî ïåðåíåñåíèå ïî-
ëó÷åííûõ â § 13 ðåçóëüòàòîâ íåïîñðåäñòâåííî íà ñëó÷àé
                                      207