Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть I. Васильев А.Н - 85 стр.

UptoLike

âàëåíòíîé çîíå. Äàëåå ïðè
ðàáîòå ñ îäíîýëåêòðîííû
-
ìè ñîñòîÿíèÿìè áóäåì èñ
-
ïîëüçîâàòü èíäåêñû
c
è
v
äëÿ îïèñàíèÿ âîçáóæäå
-
íèé —
e
è
h
.
Åñëè íà÷àëî ýíåðãèè â
êàðòèíå îäíîýëåêòðîííûõ
ñîñòîÿíèé âûáðàíî íà ïî
-
òîëêå âàëåíòíîé çîíû,
ýíåðãèÿ òàêîãî ýëåêòðîíà
E
ee
()k
ñîâïàäàåò ýíåðãè
-
åé îäíîýëåêòðîííîãî ñîñ
-
òîÿíèÿ â çîíå ïðîâîäèìîñ
-
òè
E
cc
()k
, â òî âðåìÿ êàê
E
hh
()k
ðàâíà ïî àáñîëþò-
íîé âåëè÷èíå è ïðîòèâî-
ïîëîæíà ïî çíàêó ýíåðãèè
ñîîòâåòñòâóþùåãî ñîñòîÿíèÿ â âàëåíòíîé çîíå:
EE
hh
vv
() ( )kk=- -
. Òàêèì îáðàçîì, ýíåðãèè êàê ýëåêòðîíà,
òàê è äûðêè îêàçûâàþòñÿ ïîëîæèòåëüíûìè âåëè÷èíàìè. Èì-
ïóëüñ äûðêè ðàâåí ïî àáñîëþòíîé âåëè÷èíå è ïðîòèâîïîëî-
æåí ïî íàïðàâëåíèþ èìïóëüñó ñîîòâåòñòâóþùåãî îäíîýëåêò-
ðîííîãî ñîñòîÿíèÿ:
kk
h
v
=-
(åñëè ïîëíûé èìïóëüñ ñèñòåìû
èç
N
ýëåêòðîíîâ ðàâåí íóëþ, òî èìïóëüñ ñèñòåìû èç
N -1
ýëåêòðîíîâ ïðîòèâîïîëîæåí èìïóëüñó óäàëåííîãî ýëåêòðî-
íà).
Çàêîíû ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè è èìïóëüñà ïðè ïîãëîùåíèè
äëèííîâîëíîâîãî ôîòîíà íà ÿçûêå âîçáóæäåííûõ ýëåêòðîí
-
íî-äûðî÷íûõ ïàð ìîãóò áûòü çàïèñàíû êàê
hw=-= +EE E E
cc vv ee
hh
() () () ()kk k k
,
0 =-=+kkkk
cv e
h
.
Ïåðåõîäû ýòîãî òèïà íàçûâàþòñÿ ïðÿìûìè ìåæçîííûìè
ïåðåõîäàìè, ïîñêîëüêó íà ãðàôèêå çàâèñèìîñòè ýíåðãèè îä
-
íîýëåêòðîííûõ ñîñòîÿíèé
E
a
îò êâàçèèìïóëüñà
k
(ðèñ. 16)
ýòè ïåðåõîäû èçîáðàæàþòñÿ âåðòèêàëüíûìè ëèíèÿìè èç-çà
ñîõðàíåíèÿ èìïóëüñà ýëåêòðîíà.
Èç-çà íàëè÷èÿ
dw(()())h +-EE
i
f
kk
â ôîðìóëå (5.1) ïå
-
ðåõîäû èìåþò ïîðîãîâûé õàðàêòåð, ïîñêîëüêó çîíà ïðîâîäè
-
ìîñòè è âàëåíòíàÿ çîíà ðàçäåëåíû ïî ýíåðãèè. Ôóíêöèÿ
84
L
X
W
Z
L
L
W
X
L
'
L
'
L
'
'
X
X
X'
X'
W
W
W
W
G
D
D
G
L
L
G
D
D
L
G
D
D
'
'
'
3
2
1
3
2
3
1
25
1
15
5
2
1
5
1
5
1
3
5
4
3
1
3
3
1
Ek()
Ðèñ. 16. Ïðÿìûå ìåæçîííûå ïåðåõî
-
äû â äèýëåêòðèêå ñî ñòðóêòóðîé
NaCl.
âàëåíòíîé çîíå. Äàëåå ïðè                       E(k)
ðàáîòå ñ îäíîýëåêòðîííû- L                                  X5'  W3
                                 3                   D'5
ìè ñîñòîÿíèÿìè áóäåì èñ-                       G'
                                                25
ïîëüçîâàòü èíäåêñû c è v, à L'2
                                                        D'2
äëÿ îïèñàíèÿ âîçáóæäå- L 1                                   X1  W1
íèé — e è h.                                                     W3
                                               G1     D1     X3
     Åñëè íà÷àëî ýíåðãèè â
êàðòèíå îäíîýëåêòðîííûõ
ñîñòîÿíèé âûáðàíî íà ïî-                              D5
                                      L3       G15
òîëêå âàëåíòíîé çîíû,                                        X'5 W3
                               L'                  D1
ýíåðãèÿ òàêîãî ýëåêòðîíà 3               L1                      W1
                               L'                            X'4
E e (k e ) ñîâïàäàåò ýíåðãè- 2
åé îäíîýëåêòðîííîãî ñîñ-          L     L     G     D       X Z W
òîÿíèÿ â çîíå ïðîâîäèìîñ-
òè E c (k c ), â òî âðåìÿ êàê Ðèñ. 16. Ïðÿìûå ìåæçîííûå ïåðåõî-
                               äû â äèýëåêòðèêå ñî ñòðóêòóðîé
E h (k h ) ðàâíà ïî àáñîëþò- NaCl.
íîé âåëè÷èíå è ïðîòèâî-
ïîëîæíà ïî çíàêó ýíåðãèè
ñîîòâåòñòâóþ ùåãî ñîñòîÿíèÿ â âàëåíòíîé çîíå:
E h (k h ) = -Ev (-kv ). Òàêèì îáðàçîì, ýíåðãèè êàê ýëåêòðîíà,
òàê è äûðêè îêàçûâàþòñÿ ïîëîæèòåëüíûìè âåëè÷èíàìè. Èì-
ïóëüñ äûðêè ðàâåí ïî àáñîëþòíîé âåëè÷èíå è ïðîòèâîïîëî-
æåí ïî íàïðàâëåíèþ èìïóëüñó ñîîòâåòñòâóþùåãî îäíîýëåêò-
ðîííîãî ñîñòîÿíèÿ: k h = -kv (åñëè ïîëíûé èìïóëüñ ñèñòåìû
èç N ýëåêòðîíîâ ðàâåí íóëþ, òî èìïóëüñ ñèñòåìû èç N - 1
ýëåêòðîíîâ ïðîòèâîïîëîæåí èìïóëüñó óäàëåííîãî ýëåêòðî-
íà).
     Çàêîíû ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè è èìïóëüñà ïðè ïîãëîùåíèè
äëèííîâîëíîâîãî ôîòîíà íà ÿçûêå âîçáóæäåííûõ ýëåêòðîí-
íî-äûðî÷íûõ ïàð ìîãóò áûòü çàïèñàíû êàê
    hw = E c (k c ) - Ev (kv ) = E e (k e ) + E h (k h ) ,
    0 = k c - kv = k e + k h .
    Ïåðåõîäû ýòîãî òèïà íàçûâàþòñÿ ïðÿìûìè ìåæçîííûìè
ïåðåõîäàìè, ïîñêîëüêó íà ãðàôèêå çàâèñèìîñòè ýíåðãèè îä-
íîýëåêòðîííûõ ñîñòîÿíèé E a îò êâàçèèìïóëüñà k (ðèñ. 16)
ýòè ïåðåõîäû èçîáðàæàþòñÿ âåðòèêàëüíûìè ëèíèÿìè èç-çà
ñîõðàíåíèÿ èìïóëüñà ýëåêòðîíà.
    Èç-çà íàëè÷èÿ d(hw + Ei (k) - E f (k)) â ôîðìóëå (5.1) ïå-
ðåõîäû èìåþò ïîðîãîâûé õàðàêòåð, ïîñêîëüêó çîíà ïðîâîäè-
ìîñòè è âàëåíòíàÿ çîíà ðàçäåëåíû ïî ýíåðãèè. Ôóíêöèÿ

                                    84