Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть I. Васильев А.Н - 89 стр.

UptoLike

îñöèëëÿòîðà äëÿ ñîîò
-
âåòñòâóþùèõ ïåðåõî
-
äîâ íå ïàäàåò äî íóëÿ ñ
ïîñòîì ýíåðãèè, è òåì
ñàìûì íå ìîæåò áûòü
óäîâëåòâîðåíî ïðàâè
-
ëî ñóìì, ÷òî îçíà÷àåò
íåïðèìåíèìîñòü ïðèá
-
ëèæåíèÿ ïîñòîÿííîãî
ìàòðè÷íîãî ýëåìåíòà â
øèðîêîé îáëàñòè ýíåð
-
ãèé. Ó÷åò çàâèñèìîñòè
ìàòðè÷íîãî ýëåìåíòà
ïåðåõîäà îò âîëíîâîãî
âåêòîðà ìîæåò çíà÷è
-
òåëüíî èçìåíèòü ðå-
çóëüòàò ðàñ÷åòà îïòè-
÷åñêèõ ôóíêöèé (íà
ðèñ. 18 ïîêàçàíû ðå-
çóëüòàòû ðàñ÷åòà
[65]).
 ìåòàëëàõ îñî-
áåííîñòè îïòè÷åñêèõ
ôóíêöèé ìîãóò áûòü
ñâÿçàíû íå òîëüêî ñ êðèòè÷åñêèìè òî÷êàìè êîìáèíèðîâàííîé
ìåæçîííîé ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé, íî è ñ ðåçêèì ñêà÷êîì ýëåêò-
ðîííîé ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ
fE()
íà ïîâåðõíîñòè Ôåðìè.
Îäíàêî òàêîé ýôôåêò âîçìîæåí ëèøü â òîì ñëó÷àå, êîãäà ïî
-
âåðõíîñòü Ôåðìè äîñòàòî÷íî áëèçêà ê îäíîé èç ïîâåðõíîñòåé
ïîñòîÿííîé ðàçíîñòè ýíåðãèé
S
w
. Òåì ñàìûì ïðè ñîîòâåòñòâó
-
þùåé ýíåðãèè ïðîèñõîäèò ðåçêèé ñêà÷îê ÷èñëà âîçìîæíûõ
ïåðåõîäîâ, ó÷àñòâóþùèõ â ïîãëîùåíèè ñâåòà. Òàêîå ÿâëåíèå
ìîæåò âîçíèêàòü â ìåòàëëàõ ñ ïëîñêèìè âàëåíòíûìè çîíàìè.
Îñîáîå çíà÷åíèå èìååò îñîáåííîñòü Âàí Õîâà â ñàìîì íà
-
÷àëå ïîãëîùåíèÿ (íà ïîðîãå ïîãëîùåíèÿ), â ñâÿçè ñ òåì, ÷òî
ïðè ýòîì ïîãëîùåíèå äîëæíî ðåçêî îáðûâàòüñÿ â ñòîðîíó
ìåíüøèõ ýíåðãèé ïî çàêîíó
()hw-E
g
12
äëÿ ðàçðåøåííûõ ïå
-
ðåõîäîâ è
()hw-E
g
32
äëÿ çàïðåùåííûõ. Îäíàêî çäåñü óæå
íà÷èíàþòñÿ òðóäíîñòè ïðèìåíåíèÿ îäíîýëåêòðîííîé ìîäåëè
áåç ó÷åòà êîððåëÿöèîííûõ ýôôåêòîâ. Åñëè äëÿ ðÿäà ïîëóïðî
-
âîäíèêîâ, íàïðèìåð Ge, ïîâåäåíèå ýêñïåðèìåíòàëüíî
88
X-X
5' 3
GG
15 1
-
GG
15 25
-
K-K,X-X
4 1 4' 3
GG
15 25
-
K-K
11
K-K
31
L-L
32'
W-W
13
W-W
33
X-X
5' 2
L-L
31
L-L
33
e
2
0
5
10
1
5
Ýíåðãèÿ, ýÂ
Ðèñ. 18. Ìíèìàÿ ÷àñòü äèýëåêòðè÷åñêîé
ïðîíèöàåìîñòè CaS ñ ó÷åòîì (òîëñòàÿ
ëèíèÿ) è áåç ó÷åòà (òîíêàÿ ëèíèÿ) çàâè-
ñèìîñòè ìàòðè÷íîãî ýëåìåíòà ïåðåõîäà
îò âîëíîâîãî âåêòîðà [65].
îñöèëëÿòîðà äëÿ ñîîò-                  W -W X -X                          3            3   5'           2

âåòñòâóþùèõ ïåðåõî-                   W -W       L -L                 1            3
                                       L -L                          3        2'
                                                                                                3           1

äîâ íå ïàäàåò äî íóëÿ ñ               K -K                       3            1
                                     K -K         L -L       1            1                         3           3

ïîñòîì ýíåðãèè, è òåì               G -G            15               25
                            K -K ,X -X
ñàìûì íå ìîæåò áûòü          4
                                 G -G
                                      1

                                          15
                                               4'

                                                        25
                                                             3



óäîâëåòâîðåíî ïðàâè-
ëî ñóìì, ÷òî îçíà÷àåò




                       e2
íåïðèìåíèìîñòü ïðèá-            G -G      15        1

ëèæåíèÿ ïîñòîÿííîãî
ìàòðè÷íîãî ýëåìåíòà â
øèðîêîé îáëàñòè ýíåð-        X -X5'       3
ãèé. Ó÷åò çàâèñèìîñòè
ìàòðè÷íîãî ýëåìåíòà
ïåðåõîäà îò âîëíîâîãî
âåêòîðà ìîæåò çíà÷è-
òåëüíî èçìåíèòü ðå-       0              5             10  15
                                           Ýíåðãèÿ, ýÂ
çóëüòàò ðàñ÷åòà îïòè-
÷åñêèõ ôóíêöèé (íà Ðèñ. 18. Ìíèìàÿ ÷àñòü äèýëåêòðè÷åñêîé
ðèñ. 18 ïîêàçàíû ðå- ïðîíèöàåìîñòè CaS ñ ó÷åòîì (òîëñòàÿ
çóëüòàòû      ðàñ÷åòà ëèíèÿ) è áåç ó÷åòà (òîíêàÿ ëèíèÿ) çàâè-
[65]).                  ñèìîñòè ìàòðè÷íîãî ýëåìåíòà ïåðåõîäà
    Â ìåòàëëàõ îñî- îò âîëíîâîãî âåêòîðà [65].
áåííîñòè îïòè÷åñêèõ
ôóíêöèé ìîãóò áûòü
ñâÿçàíû íå òîëüêî ñ êðèòè÷åñêèìè òî÷êàìè êîìáèíèðîâàííîé
ìåæçîííîé ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé, íî è ñ ðåçêèì ñêà÷êîì ýëåêò-
ðîííîé ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ f (E) íà ïîâåðõíîñòè Ôåðìè.
Îäíàêî òàêîé ýôôåêò âîçìîæåí ëèøü â òîì ñëó÷àå, êîãäà ïî-
âåðõíîñòü Ôåðìè äîñòàòî÷íî áëèçêà ê îäíîé èç ïîâåðõíîñòåé
ïîñòîÿííîé ðàçíîñòè ýíåðãèé S w . Òåì ñàìûì ïðè ñîîòâåòñòâó-
þùåé ýíåðãèè ïðîèñõîäèò ðåçêèé ñêà÷îê ÷èñëà âîçìîæíûõ
ïåðåõîäîâ, ó÷àñòâóþùèõ â ïîãëîùåíèè ñâåòà. Òàêîå ÿâëåíèå
ìîæåò âîçíèêàòü â ìåòàëëàõ ñ ïëîñêèìè âàëåíòíûìè çîíàìè.
    Îñîáîå çíà÷åíèå èìååò îñîáåííîñòü Âàí Õîâà â ñàìîì íà-
÷àëå ïîãëîùåíèÿ (íà ïîðîãå ïîãëîùåíèÿ), â ñâÿçè ñ òåì, ÷òî
ïðè ýòîì ïîãëîùåíèå äîëæíî ðåçêî îáðûâàòüñÿ â ñòîðîíó
ìåíüøèõ ýíåðãèé ïî çàêîíó (hw - E g )1 2 äëÿ ðàçðåøåííûõ ïå-
ðåõîäîâ è (hw - E g ) 3 2 äëÿ çàïðåùåííûõ. Îäíàêî çäåñü óæå
íà÷èíàþòñÿ òðóäíîñòè ïðèìåíåíèÿ îäíîýëåêòðîííîé ìîäåëè
áåç ó÷åòà êîððåëÿöèîííûõ ýôôåêòîâ. Åñëè äëÿ ðÿäà ïîëóïðî-
âîäíèêîâ, íàïðèìåð Ge, ïîâåäåíèå ýêñïåðèìåíòàëüíî

                             88