Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть II. Вторичные процессы. Васильев А.Н - 9 стр.

UptoLike

ðåíò ãå íà öåí ò ðû îêðà ñ êè â ùå ëî÷ íî-ãà ëî èä íûõ êðè ñ òàë ëàõ.
 äà ëü íåé øåì îá ðà çî âàâ øà ÿ ñÿ ïàðà âà êàí ñèÿ—ìåæ äî óçå ëü -
íûé àòîì ìî æåò òàê æå èìåòü ñâîþ èñ òî ðèþ. Áî ëü øàÿ ÷àñòü
òà êèõ ïàð ÷å ðåç íå êî òî ðîå âðå ìÿ ìî æåò ïðå êðà òèòü ñâîå ñó ùå -
ñò âî âà íèå ïðî èñ õî äèò âîç âðà ùå íèå ìåæ äî óçå ëü íî ãî àòî ìà
íà ñâîå ìåñ òî, ÿâ ëå íèå, íà çû âà å ìîå «çà ëå ÷è âà íè åì äå ôåê -
òîâ». Îä íà êî îñòàâ øà ÿ ñÿ ÷àñòü äå ôåê òîâ ìî æåò ðå à ëü íî ïðè -
íè ìàòü ó÷à ñ òèå â ýëåê ò ðîí íî-äû ðî÷ íûõ ïðî öåñ ñàõ.
Äî ñèõ ïîð íå çà òðà ãè âà ëàñü ðîëü ïî âåð õ íî ñòè ïðè îïè ñà -
íèè âòî ðè÷ íûõ ïðî öåñ ñîâ. Îíà ìî æåò áûòü äâîÿ êîé. Âî-ïåð -
âûõ, ïî âåð õ íîñòü êðè ñ òàë ëà, ÿâ ëÿ ÿñü ñàìà ïî ñåáå äå ôåê òîì
èäå à ëü íî ãî êðè ñ òàë ëà, ìî æåò ñè ëü íî îò ëè ÷à òü ñÿ îò îáú å ìà
êî ëè ÷å ñò âîì è òè ïîì òî ÷å÷ íûõ äå ôåê òîâ. Ïî ý òî ìó ïðî öåñ ñû
ðå êîì áè íà öèè ýëåê ò ðî íîâ è äû ðîê íà ïî âåð õ íî ñòè ìî ãóò íî -
ñèòü õà ðàê òåð, îò ëè÷ íûé îò ðå êîì áè íà öèè â îáú å ìå. ×à ñ òî íà -
áëþ äà åò ñÿ ñè ëü íîå óâå ëè ÷å íèå áå çûç ëó ÷à òå ëü íûõ ðå êîì áè íà -
öèé íà ïî âåð õ íî ñòè ÿâ ëå íèå, ïî ëó ÷èâ øåå íà çâà íèå ýô ôåê -
òà ïðè ïî âåð õ íî ñò íûõ ïî òåðü. Âòî ðûì êà íà ëîì, â êî òî ðîì
ïðî ÿâ ëÿ åò ñÿ ïî âåð õ íîñòü, ÿâ ëÿ åò ñÿ âíåø íèé ôî òî ýô ôåêò,
êîã äà ýëåê ò ðîí èç çîíû ïðî âî äè ìî ñòè ïðå î äî ëå âà åò áà ðü åð,
ðàâ íûé ðà áî òå âû õî äà, è âû ëå òà åò çà ïðå äå ëû êðè ñ òàë ëà. Ýòî
èí òå ðåñ íîå ÿâ ëå íèå, ïî çâî ëÿ þ ùåå ïî ëó ÷èòü âàæ íóþ èí ôîð -
ìà öèþ î ïëîò íî ñòè ñî ñòî ÿ íèé ýëåê ò ðî íîâ â çîíå è íå êî òî ðûõ
äðó ãèõ õà ðàê òå ðè ñòè êàõ êðè ñ òàë ëà, îä íà êî òåõ íè êà âû ñî êî -
êà ÷å ñò âåí íî ãî íà áëþ äå íèÿ âíåø íå ãî ôî òî ýô ôåê òà î÷åíü
ñëîæ íàÿ. ßâ ëå íèÿ, ñâÿ çàí íûå ñ ïî âåð õ íî ñòüþ, íàè áî ëåå ñè -
ëü íî ïðî ÿâ ëÿ þò ñÿ â îá ëà ñ òè ôóí äà ìåí òà ëü íî ãî ïî ãëî ùå íèÿ,
êîã äà âñå ïà äà þ ùåå èç ëó ÷å íèå ïî ãëî ùà åò ñÿ â óç êîé (ïî ðÿä êà
10 10
6 5- -
¸
ñì) îá ëà ñ òè âáëè çè ïî âåð õ íî ñòè êðè ñ òàë ëà.
Òà êî âà â öå ëîì êàð òè íà ïðè ïî ãëî ùå íèè âû ñî êî ý íåð ãå -
òè÷ íî ãî êâàí òà ñâå òà. Ïðè ïî ãëî ùå íèè äðó ãèõ âè äîâ èç ëó ÷å -
íèÿ íà áëþ äà þò ñÿ âñå òå æå ýô ôåê òû, íî, âîç ìîæ íî, â ìå íü -
øåì íà áî ðå. Òàê, ïðè îá ëó ÷å íèè êðè ñ òàë ëà âû ñî êî ý íåð ãå òè÷ -
íû ìè ÷à ñ òè öà ìè (ýëåê ò ðî íà ìè, ïðî òî íà ìè,
g
-êâàí òà ìè) íà -
áëþ äà åò ñÿ ïîë íûé íà áîð îïè ñàí íûõ âûøå ÿâ ëå íèé. Ïðè âîç -
áóæ äå íèè êðè ñ òàë ëà íèç êî ýíåð ãå òè ÷å ñêèì ñâå òîì, ýíåð ãèÿ
êî òî ðî ãî, íà ïðè ìåð, ëå æèò â îá ëà ñ òè ýê ñè òîí íî ãî ïî ãëî ùå -
íèÿ, îá ðà çó åò ñÿ ìà ëîå ÷èñ ëî ðàç äå ëåí íûõ ýëåê ò ðîí íî-äû ðî÷ -
íûõ ïàð, ïî ý òî ìó íà ýòîé ñõå ìå îñòà þò ñÿ ëèøü ïðî öåñ ñû, ñâÿ -
çàí íûå ñî ñâî áîä íû ìè, àâ òî ëî êà ëè çî âàí íû ìè è ñâÿ çàí íû ìè
ýê ñè òî íà ìè, à òàê æå âîç áóæ äåí íû ìè ñî ñòî ÿ íè ÿ ìè öåí ò ðîâ,
êî òî ðûì ïå ðå äà åò ñÿ ýíåð ãèÿ ýê ñè òî íà. Ïî ý òî ìó ÿâ ëå íèÿ,
9
ðåíòãåíà öåíòðû îêðàñêè â ùåëî÷íî-ãàëîèäíûõ êðèñòàëëàõ.
 äàëüíåéøåì îáðàçîâàâøàÿñÿ ïàðà âàêàíñèÿ—ìåæäîóçåëü-
íûé àòîì ìîæåò òàêæå èìåòü ñâîþ èñòîðèþ. Áîëüøàÿ ÷àñòü
òàêèõ ïàð ÷åðåç íåêîòîðîå âðåìÿ ìîæåò ïðåêðàòèòü ñâîå ñóùå-
ñòâîâàíèå — ïðîèñõîäèò âîçâðàùåíèå ìåæäîóçåëüíîãî àòîìà
íà ñâîå ìåñòî, ÿâëåíèå, íàçûâàåìîå «çàëå÷èâàíèåì äåôåê-
òîâ». Îäíàêî îñòàâøàÿñÿ ÷àñòü äåôåêòîâ ìîæåò ðåàëüíî ïðè-
íèìàòü ó÷àñòèå â ýëåêòðîííî-äûðî÷íûõ ïðîöåññàõ.
     Äî ñèõ ïîð íå çàòðàãèâàëàñü ðîëü ïîâåðõíîñòè ïðè îïèñà-
íèè âòîðè÷íûõ ïðîöåññîâ. Îíà ìîæåò áûòü äâîÿêîé. Âî-ïåð-
âûõ, ïîâåðõíîñòü êðèñòàëëà, ÿâëÿÿñü ñàìà ïî ñåáå äåôåêòîì
èäåàëüíîãî êðèñòàëëà, ìîæåò ñèëüíî îòëè÷àòüñÿ îò îáúåìà
êîëè÷åñòâîì è òèïîì òî÷å÷íûõ äåôåêòîâ. Ïîýòîìó ïðîöåññû
ðåêîìáèíàöèè ýëåêòðîíîâ è äûðîê íà ïîâåðõíîñòè ìîãóò íî-
ñèòü õàðàêòåð, îòëè÷íûé îò ðåêîìáèíàöèè â îáúåìå. ×àñòî íà-
áëþäàåòñÿ ñèëüíîå óâåëè÷åíèå áåçûçëó÷àòåëüíûõ ðåêîìáèíà-
öèé íà ïîâåðõíîñòè — ÿâëåíèå, ïîëó÷èâøåå íàçâàíèå ýôôåê-
òà ïðèïîâåðõíîñòíûõ ïîòåðü. Âòîðûì êàíàëîì, â êîòîðîì
ïðîÿâëÿåòñÿ ïîâåðõíîñòü, ÿâëÿåòñÿ âíåøíèé ôîòîýôôåêò,
êîãäà ýëåêòðîí èç çîíû ïðîâîäèìîñòè ïðåîäîëåâàåò áàðüåð,
ðàâíûé ðàáîòå âûõîäà, è âûëåòàåò çà ïðåäåëû êðèñòàëëà. Ýòî
èíòåðåñíîå ÿâëåíèå, ïîçâîëÿþùåå ïîëó÷èòü âàæíóþ èíôîð-
ìàöèþ î ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé ýëåêòðîíîâ â çîíå è íåêîòîðûõ
äðóãèõ õàðàêòåðèñòèêàõ êðèñòàëëà, îäíàêî òåõíèêà âûñîêî-
êà÷åñòâåííîãî íàáëþäåíèÿ âíåøíåãî ôîòîýôôåêòà î÷åíü
ñëîæíàÿ. ßâëåíèÿ, ñâÿçàííûå ñ ïîâåðõíîñòüþ, íàèáîëåå ñè-
ëüíî ïðîÿâëÿþòñÿ â îáëàñòè ôóíäàìåíòàëüíîãî ïîãëîùåíèÿ,
êîãäà âñå ïàäàþùåå èçëó÷åíèå ïîãëîùàåòñÿ â óçêîé (ïîðÿäêà
10 -6 ¸ 10 -5 ñì) îáëàñòè âáëèçè ïîâåðõíîñòè êðèñòàëëà.
     Òàêîâà â öåëîì êàðòèíà ïðè ïîãëîùåíèè âûñîêîýíåðãå-
òè÷íîãî êâàíòà ñâåòà. Ïðè ïîãëîùåíèè äðóãèõ âèäîâ èçëó÷å-
íèÿ íàáëþäàþòñÿ âñå òå æå ýôôåêòû, íî, âîçìîæíî, â ìåíü-
øåì íàáîðå. Òàê, ïðè îáëó÷åíèè êðèñòàëëà âûñîêîýíåðãåòè÷-
íûìè ÷àñòèöàìè (ýëåêòðîíàìè, ïðîòîíàìè, g-êâàíòàìè) íà-
áëþäàåòñÿ ïîëíûé íàáîð îïèñàííûõ âûøå ÿâëåíèé. Ïðè âîç-
áóæäåíèè êðèñòàëëà íèçêîýíåðãåòè÷åñêèì ñâåòîì, ýíåðãèÿ
êîòîðîãî, íàïðèìåð, ëåæèò â îáëàñòè ýêñèòîííîãî ïîãëîùå-
íèÿ, îáðàçóåòñÿ ìàëîå ÷èñëî ðàçäåëåííûõ ýëåêòðîííî-äûðî÷-
íûõ ïàð, ïîýòîìó íà ýòîé ñõåìå îñòàþòñÿ ëèøü ïðîöåññû, ñâÿ-
çàííûå ñî ñâîáîäíûìè, àâòîëîêàëèçîâàííûìè è ñâÿçàííûìè
ýêñèòîíàìè, à òàêæå âîçáóæäåííûìè ñîñòîÿíèÿìè öåíòðîâ,
êîòîðûì ïåðåäàåòñÿ ýíåðãèÿ ýêñèòîíà. Ïîýòîìó ÿâëåíèÿ,
                             9