Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть I. Васильев А.Н - 211 стр.

UptoLike

ïåðâîì ñëó÷àå ôîðìà ëèíèè ñîîòâåòñòâóåò âçàèìîäåéñòâèþ
ëîêàëèçîâàííîãî ýêñèòîíà ñ ôîíîíàìè (ñð. ñ ïåêàðîâñêèìè
ëèíèÿìè ïîãëîùåíèÿ), âî âòîðîì âîçíèêàåò óøèðåíèå óðîâíÿ
ýêñèòîíà ñ
k = 0
çà ñ÷åò ðàññåÿíèÿ íà ôîíîíàõ. Øèðèíà ëîðåí
-
öåâîé ëèíèè
G
0
ìíîãî ìåíüøå
D
, ïîýòîìó ãàóññîâà ëèíèÿ ìíî
-
ãî øèðå ëîðåíöåâîé.
Îïèñàííûå âûøå äâà ïðåäåëà áûñòðîé è ìåäëåííîé ìîäó
-
ëÿöèè òèïè÷íû äëÿ âñåõ ñëó÷àåâ âçàèìîäåéñòâèÿ ñèñòåìû ñ
ôëóêòóèðóþùèìè ïîëÿìè è ïðîÿâëÿþòñÿ âî âñåõ îáëàñòÿõ
ôèçèêè. Åñòåñòâåííî, ÷òî ðåàëüíàÿ ñèòóàöèÿ íå îïèñûâàåòñÿ
íè îäíèì èç ýòèõ ïðåäåëîâ. Ýòè ôîðìû ëèíèè ñïðàâåäëèâû
òîëüêî äîñòàòî÷íî áëèçêî îò öåíòðà ëèíèè ïîãëîùåíèÿ. Õâîñ
-
òû ëèíèé ïîãëîùåíèÿ íèêîãäà íå ñîîòâåòñòâóþò ýòèì äâóì
ïðåäåëàì. Ïîãëîùåíèå çàòóõàåò áûñòðåå, ÷åì îïèñûâàåìîå
ëîðåíöåâîé ëèíèåé, íî ìåäëåííåå îïèñûâàåìîé ãàóññîâîé.
Ôîðìà ëèíèè â ðÿäå ñëó÷àåâ îêàçûâàåòñÿ àñèììåòðè÷íîé.
Ïîëóøèðèíà ýêñèòîííîé çîíû
B
èãðàåò ñóùåñòâåííóþ
ðîëü è â ïðîöåññå ëîêàëèçàöèè ýêñèòîíà â ðåøåòêå (ñì., íàï-
ðèìåð, [113]). Êàê âèäíî èç ðèñ. 39, ïðè èçìåíåíèè êîíôèãó-
ðàöèîííîé êîîðäèíàòû âîñïðèíèìàþùåé ìîäû
Q
1
èìååòñÿ
ìèíèìóì, ñìåùåííûé èç íà÷àëà êîîðäèíàò. Âûèãðûø ýíåð-
ãèè ïðè ðåëàêñàöèè ðåøåòêè âîêðóã ýêñèòîíà îáîçíà÷èì êàê
E
LR
. Îäíàêî ïðè ëîêàëèçàöèè ýêñèòîí äîëæåí ïåðåéòè â ñîñ-
òîÿíèå, â êîòîðîì åãî èìïóëüñ íå ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëåííûì.
Ïðè ýòîì ýíåðãèÿ ýêñèòîíà ïîâûøàåòñÿ íà âåëè÷èíó
B
ïî
ñðàâíåíèþ ñ ìèíèìóìîì.  òîì ñëó÷àå, êîãäà
EB
LR
<
, àâòî-
ëîêàëèçîâàííîå ñîñòîÿíèå ýêñèòîíà ÿâëÿåòñÿ íå ñòàáèëüíûì,
à ëèøü ìåòàñòàáèëüíûì.  îáðàòíîì ñëó÷àå
EB
LR
>
àâòîëî
-
êàëèçîâàííîå ñîñòîÿíèå ÿâëÿåòñÿ ñòàáèëüíûì, à ñîñòîÿíèå
ñâîáîäíîãî ýêñèòîíà — ìåòàñòàáèëüíûì. Ýòè ñîñòîÿíèÿ ðàç
-
äåëåíû ìåæäó ñîáîé ïîòåíöèàëüíûì áàðüåðîì, ïîýòîìó â
ïðèíöèïå âîçìîæíî è ñîñóùåñòâîâàíèå äâóõ òèïîâ ýêñèòîíîâ.
Ïðè èññëåäîâàíèè ñâå÷åíèÿ òàêèõ ýêñèòîíîâ âèäíî, ÷òî îíè
ñóùåñòâåííî ðàçäåëÿþòñÿ ïî ïîëîæåíèþ è ïîëóøèðèíå ëè
-
íèè ëþìèíåñöåíöèè. Àâòîëîêàëèçîâàííûå ýêñèòîíû õàðàêòå
-
ðèçóþòñÿ áîëüøèì ñòîêñîâûì ñäâèãîì (ïîðÿäêà
2EB
LR
-
çíà÷èòåëüíîé øèðèíîé ëèíèè, â òî âðåìÿ êàê ñâå÷åíèå ñâî
-
áîäíûõ ýêñèòîíîâ èìååò óçêóþ ðåçîíàíñíóþ ëèíèþ âáëèçè
ýêñèòîííîé ëèíèè ïîãëîùåíèÿ.
210
ïåðâîì ñëó÷àå ôîðìà ëèíèè ñîîòâåòñòâóåò âçàèìîäåéñòâèþ
ëîêàëèçîâàííîãî ýêñèòîíà ñ ôîíîíàìè (ñð. ñ ïåêàðîâñêèìè
ëèíèÿìè ïîãëîùåíèÿ), âî âòîðîì âîçíèêàåò óøèðåíèå óðîâíÿ
ýêñèòîíà ñ k = 0 çà ñ÷åò ðàññåÿíèÿ íà ôîíîíàõ. Øèðèíà ëîðåí-
öåâîé ëèíèè G0 ìíîãî ìåíüøå D, ïîýòîìó ãàóññîâà ëèíèÿ ìíî-
ãî øèðå ëîðåíöåâîé.
     Îïèñàííûå âûøå äâà ïðåäåëà áûñòðîé è ìåäëåííîé ìîäó-
ëÿöèè òèïè÷íû äëÿ âñåõ ñëó÷àåâ âçàèìîäåéñòâèÿ ñèñòåìû ñ
ôëóêòóèðóþùèìè ïîëÿìè è ïðîÿâëÿþòñÿ âî âñåõ îáëàñòÿõ
ôèçèêè. Åñòåñòâåííî, ÷òî ðåàëüíàÿ ñèòóàöèÿ íå îïèñûâàåòñÿ
íè îäíèì èç ýòèõ ïðåäåëîâ. Ýòè ôîðìû ëèíèè ñïðàâåäëèâû
òîëüêî äîñòàòî÷íî áëèçêî îò öåíòðà ëèíèè ïîãëîùåíèÿ. Õâîñ-
òû ëèíèé ïîãëîùåíèÿ íèêîãäà íå ñîîòâåòñòâóþò ýòèì äâóì
ïðåäåëàì. Ïîãëîùåíèå çàòóõàåò áûñòðåå, ÷åì îïèñûâàåìîå
ëîðåíöåâîé ëèíèåé, íî ìåäëåííåå îïèñûâàåìîé ãàóññîâîé.
Ôîðìà ëèíèè â ðÿäå ñëó÷àåâ îêàçûâàåòñÿ àñèììåòðè÷íîé.
     Ïîëóøèðèíà ýêñèòîííîé çîíû B èãðàåò ñóùåñòâåííóþ
ðîëü è â ïðîöåññå ëîêàëèçàöèè ýêñèòîíà â ðåøåòêå (ñì., íàï-
ðèìåð, [113]). Êàê âèäíî èç ðèñ. 39, ïðè èçìåíåíèè êîíôèãó-
ðàöèîííîé êîîðäèíàòû âîñïðèíèìàþùåé ìîäû Q1 èìååòñÿ
ìèíèìóì, ñìåùåííûé èç íà÷àëà êîîðäèíàò. Âûèãðûø ýíåð-
ãèè ïðè ðåëàêñàöèè ðåøåòêè âîêðóã ýêñèòîíà îáîçíà÷èì êàê
E LR . Îäíàêî ïðè ëîêàëèçàöèè ýêñèòîí äîëæåí ïåðåéòè â ñîñ-
òîÿíèå, â êîòîðîì åãî èìïóëüñ íå ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëåííûì.
Ïðè ýòîì ýíåðãèÿ ýêñèòîíà ïîâûøàåòñÿ íà âåëè÷èíó B ïî
ñðàâíåíèþ ñ ìèíèìóìîì.  òîì ñëó÷àå, êîãäà E LR < B, àâòî-
ëîêàëèçîâàííîå ñîñòîÿíèå ýêñèòîíà ÿâëÿåòñÿ íå ñòàáèëüíûì,
à ëèøü ìåòàñòàáèëüíûì.  îáðàòíîì ñëó÷àå E LR > B àâòîëî-
êàëèçîâàííîå ñîñòîÿíèå ÿâëÿåòñÿ ñòàáèëüíûì, à ñîñòîÿíèå
ñâîáîäíîãî ýêñèòîíà — ìåòàñòàáèëüíûì. Ýòè ñîñòîÿíèÿ ðàç-
äåëåíû ìåæäó ñîáîé ïîòåíöèàëüíûì áàðüåðîì, ïîýòîìó â
ïðèíöèïå âîçìîæíî è ñîñóùåñòâîâàíèå äâóõ òèïîâ ýêñèòîíîâ.
Ïðè èññëåäîâàíèè ñâå÷åíèÿ òàêèõ ýêñèòîíîâ âèäíî, ÷òî îíè
ñóùåñòâåííî ðàçäåëÿþòñÿ ïî ïîëîæåíèþ è ïîëóøèðèíå ëè-
íèè ëþìèíåñöåíöèè. Àâòîëîêàëèçîâàííûå ýêñèòîíû õàðàêòå-
ðèçóþòñÿ áîëüøèì ñòîêñîâûì ñäâèãîì (ïîðÿäêà 2E LR - B) è
çíà÷èòåëüíîé øèðèíîé ëèíèè, â òî âðåìÿ êàê ñâå÷åíèå ñâî-
áîäíûõ ýêñèòîíîâ èìååò óçêóþ ðåçîíàíñíóþ ëèíèþ âáëèçè
ýêñèòîííîé ëèíèè ïîãëîùåíèÿ.




                            210