ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
ñè ñ òå ìû ñ
N + 1
ýëåê ò ðî íà ìè, èëè ýíåð ãèþ êðè ñ òàë ëà ñ
N -1
ýëåê ò ðî íà ìè âìå ñ òå ñ áåñ êî íå÷ íî óäà ëåí íûì ýëåê ò ðî íîì, ñ
ýíåð ãèåé îñíîâ íî ãî ñî ñòî ÿ íèÿ êðè ñ òàë ëà ñ
N
ýëåê ò ðî íà ìè.
Äðó ãîé ïóòü ñðàâ íå íèÿ òà êèõ âîç áóæ äåí íûõ ñî ñòî ÿ íèé
(è êî òî ðûé ïðåä ñòàâ ëÿ åò ñÿ áî ëåå ôè çè÷ íûì) ñî ñòî èò â ðàç äå -
ëå íèè ñè ñ òå ìû íà äâå ÷à ñ òè. Ïðè ðàñ ñìîò ðå íèè îñíîâ íî ãî ñî -
ñòî ÿ íèÿ êðè ñ òàë ëà ìîæ íî ïðåä ñòà âèòü, ÷òî
¢
N
ýëåê ò ðî íîâ íà -
õî äÿò ñÿ â îä íîé ÷à ñ òè êðè ñ òàë ëà, à
¢ ¢
N
ýëåê ò ðî íîâ — â äðó -
ãîé, ïðè ÷åì
¢
+
¢¢
=N N N
. Åñëè ìû ïå ðå íå ñåì îäèí ýëåê ò ðîí
èç îä íîé ÷à ñ òè êðè ñ òàë ëà â äðó ãóþ, òî íàé äåì
¢
-N 1
ýëåê ò ðî -
íîâ â îä íîé ÷à ñ òè è
¢¢
+N 1
— â äðó ãîé. Ýíåð ãèÿ òà êî ãî ñî ñòî ÿ -
íèÿ ìî æåò áûòü ñðàâ íè ìà ñ ýíåð ãèåé ñè ñ òå ìû â îñíîâ íîì ñî -
ñòî ÿ íèè, ïî ñêî ëü êó
( ) ( )
¢
- +
¢ ¢
+ =N N N1 1
. Åñëè ìîæ íî ïðå íå -
áðå÷ü âçàè ìî äåé ñò âè åì äî ïîë íè òå ëü íî ãî ýëåê ò ðî íà â îä íîé
÷à ñ òè êðè ñ òàë ëà ñ äî ïîë íè òå ëü íîé äûð êîé â äðó ãîé ÷à ñ òè, òî
òà êèå ÷à ñ òè öû ìîæ íî ðàñ ñìàò ðè âàòü êàê ðàç äå ëåí íûå.
Ìè íè ìà ëü íàÿ ðàç íè öà ìåæ äó ýíåð ãèåé äè ý ëåê ò ðè êà ñ
ðàç äå ëåí íû ìè ýëåê ò ðî íîì è äûð êîé è ýíåð ãèåé îñíîâ íî ãî ñî -
ñòî ÿ íèÿ ðàâ íà ïî îïðå äå ëå íèþ øè ðè íå çà ïðå ùåí íîé çîíû
E
g
. Åñëè ýòè ÷à ñ òè öû ìî ãóò âçàè ìî äåé ñò âî âàòü, ìè íè ìà ëü íàÿ
ðàç íè öà ýíåð ãèé äëÿ òà êî ãî îá ðà çî âà íèÿ ìî æåò áûòü ìå íü øå
E
g
è ðàâ íà ýíåð ãèè ýê ñè òî íà
E
ex
. Ðàç ëè ÷èå ìåæ äó ðàç äå ëåí -
íû ìè ýëåê ò ðî íîì è äûð êîé è íåé òðà ëü íûì âîç áóæ äå íè åì
îïðå äå ëÿ åò ñÿ âå ëè ÷è íîé ýíåð ãèè âçàè ìî äåé ñò âèÿ ìåæ äó êîì -
ïî íåí òà ìè íåé òðà ëü íî ãî âîç áóæ äå íèÿ.
Ñè òó à öèÿ â äè ý ëåê ò ðè êàõ ñó ùå ñò âåí íî îò ëè ÷à åò ñÿ îò ñè -
òó à öèè â ìå òàë ëàõ èç-çà ýê ðà íè ðî âà íèÿ â ïî ñëåä íèõ äà ëü íî -
äåé ñò âó þ ùå ãî êó ëî íîâ ñêî ãî âçàè ìî äåé ñò âèÿ. Áëà ãî äà ðÿ ýòî -
ìó ýëåê ò ðîí è äûð êà â ìå òàë ëå ìî ãóò ðàñ ñìàò ðè âà òü ñÿ êàê
èçî ëè ðî âàí íûå íà ñó ùå ñò âåí íî ìå íü øèõ ðàñ ñòî ÿ íè ÿõ ïî
ñðàâ íå íèþ ñ äè ý ëåê ò ðè êîì.
Ìåæ äó ìå òàë ëà ìè è äè ý ëåê ò ðè êà ìè èìå åò ñÿ åùå îäíî ñó -
ùå ñò âåí íîå ðàç ëè ÷èå — íà ëè ÷èå â äè ý ëåê ò ðè êàõ çà ïðå ùåí -
íîé çîíû. Òî ëü êî ñè ñ òå ìà ñ àêó ñ òè ÷å ñêè ìè ôî íî ííû ìè âîç -
áóæ äå íè ÿ ìè ìî æåò èìåòü ýíåð ãèþ, áëèç êóþ ê ýíåð ãèè îñíîâ -
íî ãî ñî ñòî ÿ íèÿ, â òî âðå ìÿ êàê âñå âîç áóæ äå íèÿ, â êî òî ðûõ
ó÷à ñò âó åò ýëåê ò ðîí íàÿ ïîä ñè ñ òå ìà, èìå þò ýíåð ãèþ íà íå ñêî -
ëü êî ýëåê ò ðîí-âîëüò âûøå ýíåð ãèè îñíîâ íî ãî ñî ñòî ÿ íèÿ.
Òà êèì îá ðà çîì, ñïåêòð ýëåê ò ðîí íûõ âîç áóæ äå íèé â èäå à -
ëü íîì äè ý ëåê ò ðè êå îò äå ëåí îò íóëÿ ýíåð ãèåé ïî ðÿä êà ýíåð ãèè
ýê ñè òî íà
E
ex
, êî òî ðàÿ íå ñêî ëü êî íèæå ýíåð ãèè çà ïðå ùåí íîé
çîíû
E
g
. Äëÿ ðå à ëü íûõ êðè ñ òàë ëîâ ñ äå ôåê òà ìè
20
ñèñòåìû ñ N + 1 ýëåêòðîíàìè, èëè ýíåðãèþ êðèñòàëëà ñ N - 1
ýëåêòðîíàìè âìåñòå ñ áåñêîíå÷íî óäàëåííûì ýëåêòðîíîì, ñ
ýíåðãèåé îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ êðèñòàëëà ñ N ýëåêòðîíàìè.
Äðóãîé ïóòü ñðàâíåíèÿ òàêèõ âîçáóæäåííûõ ñîñòîÿíèé
(è êîòîðûé ïðåäñòàâëÿåòñÿ áîëåå ôèçè÷íûì) ñîñòîèò â ðàçäå-
ëåíèè ñèñòåìû íà äâå ÷àñòè. Ïðè ðàññìîòðåíèè îñíîâíîãî ñî-
ñòîÿíèÿ êðèñòàëëà ìîæíî ïðåäñòàâèòü, ÷òî N ¢ ýëåêòðîíîâ íà-
õîäÿòñÿ â îäíîé ÷àñòè êðèñòàëëà, à N ¢¢ ýëåêòðîíîâ — â äðó-
ãîé, ïðè÷åì N ¢ + N ¢¢ = N. Åñëè ìû ïåðåíåñåì îäèí ýëåêòðîí
èç îäíîé ÷àñòè êðèñòàëëà â äðóãóþ, òî íàéäåì N ¢ - 1 ýëåêòðî-
íîâ â îäíîé ÷àñòè è N ¢¢ + 1 — â äðóãîé. Ýíåðãèÿ òàêîãî ñîñòîÿ-
íèÿ ìîæåò áûòü ñðàâíèìà ñ ýíåðãèåé ñèñòåìû â îñíîâíîì ñî-
ñòîÿíèè, ïîñêîëüêó (N ¢ - 1) + (N ¢¢ + 1) = N. Åñëè ìîæíî ïðåíå-
áðå÷ü âçàèìîäåéñòâèåì äîïîëíèòåëüíîãî ýëåêòðîíà â îäíîé
÷àñòè êðèñòàëëà ñ äîïîëíèòåëüíîé äûðêîé â äðóãîé ÷àñòè, òî
òàêèå ÷àñòèöû ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ðàçäåëåííûå.
Ìèíèìàëüíàÿ ðàçíèöà ìåæäó ýíåðãèåé äèýëåêòðèêà ñ
ðàçäåëåííûìè ýëåêòðîíîì è äûðêîé è ýíåðãèåé îñíîâíîãî ñî-
ñòîÿíèÿ ðàâíà ïî îïðåäåëåíèþ øèðèíå çàïðåùåííîé çîíû
E g . Åñëè ýòè ÷àñòèöû ìîãóò âçàèìîäåéñòâîâàòü, ìèíèìàëüíàÿ
ðàçíèöà ýíåðãèé äëÿ òàêîãî îáðàçîâàíèÿ ìîæåò áûòü ìåíüøå
E g è ðàâíà ýíåðãèè ýêñèòîíà E ex . Ðàçëè÷èå ìåæäó ðàçäåëåí-
íûìè ýëåêòðîíîì è äûðêîé è íåéòðàëüíûì âîçáóæäåíèåì
îïðåäåëÿåòñÿ âåëè÷èíîé ýíåðãèè âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó êîì-
ïîíåíòàìè íåéòðàëüíîãî âîçáóæäåíèÿ.
Ñèòóàöèÿ â äèýëåêòðèêàõ ñóùåñòâåííî îòëè÷àåòñÿ îò ñè-
òóàöèè â ìåòàëëàõ èç-çà ýêðàíèðîâàíèÿ â ïîñëåäíèõ äàëüíî-
äåéñòâóþùåãî êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Áëàãîäàðÿ ýòî-
ìó ýëåêòðîí è äûðêà â ìåòàëëå ìîãóò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê
èçîëèðîâàííûå íà ñóùåñòâåííî ìåíüøèõ ðàññòîÿíèÿõ ïî
ñðàâíåíèþ ñ äèýëåêòðèêîì.
Ìåæäó ìåòàëëàìè è äèýëåêòðèêàìè èìååòñÿ åùå îäíî ñó-
ùåñòâåííîå ðàçëè÷èå — íàëè÷èå â äèýëåêòðèêàõ çàïðåùåí-
íîé çîíû. Òîëüêî ñèñòåìà ñ àêóñòè÷åñêèìè ôîíîííûìè âîç-
áóæäåíèÿìè ìîæåò èìåòü ýíåðãèþ, áëèçêóþ ê ýíåðãèè îñíîâ-
íîãî ñîñòîÿíèÿ, â òî âðåìÿ êàê âñå âîçáóæäåíèÿ, â êîòîðûõ
ó÷àñòâóåò ýëåêòðîííàÿ ïîäñèñòåìà, èìåþò ýíåðãèþ íà íåñêî-
ëüêî ýëåêòðîí-âîëüò âûøå ýíåðãèè îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ.
Òàêèì îáðàçîì, ñïåêòð ýëåêòðîííûõ âîçáóæäåíèé â èäåà-
ëüíîì äèýëåêòðèêå îòäåëåí îò íóëÿ ýíåðãèåé ïîðÿäêà ýíåðãèè
ýêñèòîíà E ex , êîòîðàÿ íåñêîëüêî íèæå ýíåðãèè çàïðåùåííîé
çîíû E g . Äëÿ ðå à ëü íûõ êðè ñ òàë ëîâ ñ äå ôåê òà ìè
20
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- …
- следующая ›
- последняя »
