Дырки миграция по кристаллу

Так как органические полимеры являются менее жесткими по сравнению с неорганическими кристаллами или стеклами, для них существенными могут оказаться процессы миграции зарядов. Они состоят в том, что при разогреве облученного полимера часть глубоких ловушек разрушается или начинает мигрировать в его объеме еще до того, когда из них освобождаются захваченные электроны. Миграция ловушек и их разрушение сопровождаются рекомбинацией связанных зарядов в отличие от рекомбинации электрона с дыркой . Миграции ловушек со стабилизированным зарядом становятся все более вероятными по мере размораживания подвижности отдельных звеньев, сегментов и макромолекул как целого. Таким образом, скорость высвечивания образца полимера при некоторой фиксированной температуре будет определяться временем релаксации определенной группы атомов макромолекул. Так как спектр фотолюминесценции полимера, облученного при 77 К, практически не меняется во время его нагревания вплоть до размягчения (или плавления), можно сделать вывод, что его РТЛ происходит за счет рекомбинации зарядов, захваченных в [c.238]

Рассмотрим поведение квазисвободного электрона (дырки) в кристалле, помещенном в электрическом поле. Если в отсутствие поля электроны двигались хаотически со средней скоростью Vo, то под действием поля они приобретают некоторую дополнительную скорость Дп в направлении градиента электрического потенциала (дырки — в противоположном направлении). Обозначим через t среднее время между двумя соударениями электрона с колеблющимися атомами (время свободного пробега электронов). Так как сила, действующая на электрон в электрическом поле, равна еУ<р, под ее действием электрон движется с ускорением (е/т )йф/ х. Следовательно, скорость миграции электронов в направлении поля между столкновениями составляет [c.190]

Если связь между электроном и дыркой нарушена (кристалл — идеальный изолятор с широким энергетическим провалом между наивысшей заполненной и наинизшей пустой полосами), то оба заряда могут свободно двигаться по решётке независимо друг от друга. При таком движении оба быстро теряют за счёт столкновений с решёткой полученную при возбуждении кинетическую энергию, пока не займут каждый в своей полосе энергетического уровня, соответствующего тепловому состоянию решётки. Время осуществления термического равновесия в полосах при комнатной температуре оказывается порядка 10 сек. и увеличивается при охлаждении в соответствии с увеличением длины свободного пути обеих частиц. Электрон за этот период падает на самый низкий из подуровней полосы проводимости, а дырка всплывает на самый верхний подуровень заполненной полосы. Соответствующее перемещение обоих зарядов указано на рис. 63 стрелками. Рекомбинация электрона и дырки из их конечного положения (переход Я) может иметь место, когда векторы распространения их равны и когда оба заряда окажутся достаточно близко друг к другу (- 10- см). Квант испускаемого при этом света (Лу,) будет меньше исходного кванта на величину энергии, потерянную при миграции зарядов в решётке. Оба вышеуказанных требования делают переход / маловероятным. Первое условие, в частности, выполнимо лишь в тех кристаллах, где по характеру [c.279]

В кристаллах неорганических соединений с большой диэлектрической проницаемостью орбита возбужденного электрона может охватывать много молекул, и поэтому миграция энергии описывается как перемещение по решетке кристалла положительной дырки и связанного с ней возбужденного электрона, находящегося на значительном расстоянии от дырки (миграция экси-тона) [1]. [c.137]

В связи с развитием электронных теорий адсорбции, согласно которым свободные валентности (свободные электроны и дырки) не локализованы в решетке кристалла, а способны перемещаться, стали складываться представления о миграции самих активных центров. Появились взгляды о непрерывном возникновении и исчезновении активных центров в процессе контакта катализатора с реагентами [60]. [c.152]

Возможно, что существуют другие механизмы рекомбинации электронов и дырок. При смещении атомов в решетке могут появиться места, где будут захватываться и локализоваться электроны и дырки. Возможны локальные изменения поляризации, способствующие возникновению неглубоких ловушек, глубина которых равна примерно десятым вольта в большинстве полярных кристаллов. Эти ловушки способны передвигаться, вследствие чего такой захват не препятствует миграции электронов или дырок при нормальных температурах, хотя подвижность последних оказывается меньше, чем в случае свободных изолированных носителей тока. [c.173]

Рассмотрим далее другой возможный механизм миграции энергии электронного возбуждения от решетки твердого тела к адсорбированным молекулам-экситонный. Согласно простейшим представлениям экситон является нейтральным возбужденным состоянием, в котором электрон и дырка образуют связанную пару, которая может мигрировать по решетке кристалла как одно целое. Энергетический спектр экситона является дискретным и уровни энергии лежат несколько ниже дна зоны проводимости (рис. 3.11). На опыте существование экситонов можно наблюдать в ряде случаев по появлению узких линий в спектре кристалла вблизи длинноволновой границы фундаментального поглощения. [c.66]

Рассмотрим, что произойдет, если охладить кристаллы с разными концентрациями доноров до с такой скоростью, чтобы заморозить миграцию вакансий электроны и дырки моментально достигнут своих равновесных значений. В кристаллах с малым содержанием примеси до закалки имеется избыток дырок (из-за ионизации вакансий) в процессе закалки дырки фиксируются на ионизированных вакансиях, в ионизированном состоянии останется (рис. 4.6) [c.189]

Рассмотрим на обсуждавшихся конкретных примерах эффект частичного равновесия. Будем считать, что вакансии Ум — однократно ионизированные акцепторы (рис. Х.2 и Х.З). Если кристаллы, приготовленные при различных температурах, быстро охладить, то концентрация атомных дефектов может сохраниться при условии, что атомы не мигрируют. Поскольку миграция требует сравнительно высокой энергии активации, то заморозить ее можно. Однако движению электронов и дырок охлаждение не препятствует, поэтому электронные равновесия поддерживаются. При достаточно низкой температуре (Т ж 0) все собственные электроны и дырки рекомбинируют, а оставшиеся дырки захватываются Ум-центрами, которые и превращаются в Ум-центры. В соответствии с условием электронейтральности [c.248]

Величина эффекта не зависела от энергии СТВ в катион-радикале антрацена— эффект был одинаков для С14Н10 и СмОш- Это означает, что миграция дырки по кристаллу происходит быстро время оседлой жизни дырки на каждой молекуле меньше времени синглет-триплетной эволюции, поэтому энергия СТВ быстро мигрирующей дырки усредняется до нуля. [c.37]

На еще больших расстояниях возможны переходы в кристаллах, твердых растворах и некоторых жидкостях за счет миграции экситона, при этом наблюдается зависимость типа 1/г . Понятие экситона было введено Френкелем при интерпретации некоторых спектров кристаллов в этом случае пара электрон — дырка рассматривается как некая частица, которая может перемещаться по кристаллу в результате взаимодействий узлов решетки. Для наших целей можно принять электронновозбужденную облучаемую частицу за экситои, блуждающий по значительному числу узлов решетки. Далее мы не будем обсуждать этот механизм. [c.121]

Дальнейшее развитие представлений о механизме электролюминесценции связано с исследованием под микроскопом свечения кристаллов электролюминофоров. В работах [59, 69—72] показано, что это свечение сосредоточено в отдельных точках (или линиях). Предполагается [69], что светящиеся линии, наблюдаемые под микроскопом, обусловлены линейными дефектами в кристаллах ZnS. Так как свеченио по длине линии неравномерно (ярче всего светится голова линии), то, цо-видимому, начало линии находится в плоскости р— г-перехода. Механизм электролюминесценцип определяется двумя стадиями. На первой — стадия активации — положительное напряжение приложено к тг-области, а отрицательное — к р-области. Это приводит к миграции электронов и дырок из области р—тг-перехода. Вторая стадия начинается при изменении знака напряжения дырки инжектируются в тг-область, захватываются на линейных дефектах и переносятся к центрам люминесценции. При рекол1бинации электронов с дырками происходит излучение. [c.139]

Возбуждение родамина Do на поверхности антрацена Ао рождает ион-радикальную синглетную пару, в которой электрон локализован на молекуле родамина, а дырка (катион-радикал антрацена) мигрирует по объему кристалла. Динамика миграции в принципе подобна молекулярной динамике пары в жидкости ион-радикаль-ная пара за счет СТВ претерпевает синглет-триплетпую эволю- [c.36]

Эти соображения позволяют дать новое и более правдоподобное объяснение результатов, полученных Эстерманом, Лейво и Стерном. Эти авторы, облучая КС1 рентгеновскими лучами (стр. 59), обнаружили, что в глубине кристалла быстро появляются анионные вакансии. Действие рентгеновских лучей на кристалл приводит к появлению электронов с большой энергией (и положительных дырок), которые, проходя около внутренних дислокаций, вызывают местное нагревание, достаточное для того, чтобы произошло образование вакансий на уступах Зейтца. Возникшие таким образом анионные вакансии захватывают электроны, образуя /"-центры, в то время как катионные вакансии захватывают положительные дырки, причем получаются так называемые 1/-центры, вызывающие поглощение в ультрафиолетовой области. Применяя этот новый механизм, можно избежать трудностей, которые встречаются при объяснении относительно быстрой миграции вакансий с поверхности (стр. 60) кроме того, он объясняет с более общей точки зрения результаты экспериментов Пржибрама и других, которые отмечали влияние механической и термической обработки кристал- [c.63]

Весьма важно изучение условий реакций при очень низких температурах в поликристаллических замороженных газах. Здесь обнаружены неожиданно большие скорости реакций, но-видимому, вследствие коллективных эффектов, а также миграции электронов, дырок (места в кристалле, где недостает электронов) и экси-тонов — короткоживущих водородоподобных атомов, в которых протон заменен дыркой. Все это снижает, а может быть, и уничтожает активационный барьер. Отметим, что применение низких температур оказывается особенно эффективнрлм при воздействии проникающих излучений, инициирующих соответствующие реакции в твердом теле. Здесь химия высоких энергий и низких температур соединяются в од1тп мощный метод. [c.22]

Таким образом, полярон малого радиуса основное время жизни проводит в автолокализованном состоянии, когда избыточный электрон или дырка вращаются вокруг определенных ионов и только изредка перескакивают к соседним, в конечном итоге хаотически блуждая по кристаллу. В этом отношении картина прыжкового механизма миграции электронных носителей в ионных кристаллах аналогична механизму ионной проводимости, рассмотренному в предыдущем разделе, причем движение электронов проводимости аналогично движению междуузельных ионов, а дырок — движению вакансий. [c.200]

Поглощение энергии (например, фотона) основным веществом может привести к ионизации регулярного атома, выбросу электрона в зону проводимости и образованию дырки в валентной зоне (переход 1 на рис. 1). При миграции в кристалле дырка может оказаться вблизи центра свечения и вызвать его экзотермическую ионизацию (переход2). Поглощение энергии непосредственно центром свечения может привести к ионизации последнего(переход5) или его возбуждению (переход 4). [c.9]

Суммируя полученные результаты, можно сказать, что поверхностное скрытое изображение возникало только при освещении сравнительно совершенных кристаллов чистого бромида серебра, в которых создавалось слабое внутреннее скрытое изображение. Если учесть опыты с поверхностями аналогичных кристаллов, покрытых тонкими пленками серебра (см. следующий раздел), то результаты опытов с деформированными и полиэдрическими образцами позволяют высказать рабочую гипотезу, согласно которой поверхностное скрытое изображение не образуется потому, что каждая выделяющаяся на поверхности частица серебра будет захватывать положительные дырки в количестве, эквивалентном числу электронов, захваченных внутри кристалла и использованных для образования внутреннего скрытого изображения. С другой стороны, в отожженных кристаллах серебро образуется следующим путем. Ион брома, занимающий изломы, захватывает положительную дырку после этого атом брома или, в случае захвата двух дырок, молекула брома может покинуть поверхность кристалла. В результате остаются один или два атома серебра, идущие на образование скрытого изображения. Повышенная плотность активных мест на поверхности, повидимому, связана со структурными нарушениями, образзто-щими частицы вуали при проявлении. Упомянутые выше углубления на поверхности, появляющиеся после продолжительного освещения, образуются в результате удаления брома из этих нарушений и миграции от них ионов серебра. [c.28]

Так называются те случаи переноса энергии, когда орбиты молекул А и В заметно перекрываются. В области перекрывания орбит электроны неразличимы и возбужденный электрон может, таким образом, оказаться в молекуле В. Этот процесс символически записывается в виде А +В- А+В, где В может быть молекулой того же типа, что и А, или молекулой, отличной от А, но находящейся в соответственном возбужденном состоянии. Разбираемый процесс относится к числу эффектов с малым радиусом действия, так как перекрывание орбит очень быстро уменьщается при удалении молекул более чем на 2—5 А (в зависимости от размера орбит). В кристаллах такой процесс играет особо важную роль по следующим причинам. Предположим, что мы облучаем чистый образец какого-либо вещества, содержащий, скажем, лишь одну миллионную долю примеси. Тогда подавляющая часть света поглощается молекулами основного вещества (если только длина волны облучающего света не такова, что он может поглощаться только примесью и не может поглощаться основным веществом). Однако в кристаллической структуре энергия возбуждения может передаваться от молекулы к молекуле, пока, наконец, она не будет захвачена примесным центром. Во время этого процесса некоторая избыточная колебательная энергия, которой могла обладать первая возбужденная молекула, довольно быстро рассеивается по кристаллической решетке. При передаче энергии изоэнергети-ческой молекуле примеси также теряется колебательная энергия. В таком случае энергия возбуждения может уменьшиться настолько, что ее уже не хватит для того, чтобы снова возбудить электронный уровень молекулы основного вещества, и примесный центр начинает действовать как ловушка. Процесс миграции прекращается, и остаток энергии возбуждения либо излучается в виде кванта света, характерного для примеси, либо в конце концов рассеивается в виде энергии колебания решетки (либо может привести к появлению свободного электрона в зоне проводимости кристалла и дырки в валентной зоне.—Прим. ред.). [c.137]

Перенос энергии посредством миграции экситонов может происходить только в изолирующих или полупроводниковых кристаллических телах. К таким телам относятся. молекулярные и ионные кристаллы, керамика, большая часть полимеров, полупроводники и пр. Экситонами называют возбужденные электронные состояния в кристаллах. В принципе экситон представляет собой пару электрон — дырка. Эта связанная пара — электрон в полосе проводимости и дырка в валентной полосе — как одно целое может двигаться через кристалл. Движение экситона через кристалл можпо представить себе как ряд рекомбинаций электронов и дырок с последующим поглощением освобожденной энергии. Возбужденная молекула окружена другими молекулами, которые способны воспринимать и переизлучать энергию возбуждения. Экситон мигрирует сквозь кристалл до тех пор, пока не произойдет взаимодействие с фонопами (рассеяние на фопонах) или атомами примесей, с дислокациями или точечными дефектами, которое приведет к потере энергии возбуждения. После этого экситон может быть локализован и захвачен ловушкой. Энергия экситона растрачивается на флуоресценцию или иногда на химические превращения молекул ловушки. Роль экситонов в процессах, происходящих в неорга- [c.311]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология