Взаимодействие возбуждений в кристалле

Механизм люминесценции можно описать тремя стадиями 1) поглощение энергии веществом с переходом электронов в возбужденное состояние, 2) сохранение энергии в возбужденном состоянии и 3) излучение энергии в результате возвращения из возбужденного состояния в обычное. Поглощение энергии кристаллом происходит при возбуждении электрона из валентной зоны в зону проводимости с одновременным образованием дырки в валентной зоне. При этом энергия сохраняется, пока электрон находится в зоне проводимости. Излучение возникает при возвращении электрона из зоны проводимости в валентную зону и взаимодействии его с дыркой. [c.190]

Считая, что энергия связи кристалла равна сумме энергий (г) парных взаимодействий атомов с z ближайшими соседями, найдите энергию удаления одного атома с образованием вакансии, теплоту атомизации, теплоту образования одной вакансии и теплоту образования двух соседних вакансий. Примите, что энергия термического возбуждения кристалла равна нулю, а газовая фаза представляет собой одноатомный идеальный газ при любых температурах. [c.22]

Рассмотренные процессы осуществляются в результате электронных переходов, т. е. электронного возбуждения кристалла. Характерной особенностью полупроводников является то, что вероятность появления электрона в зоне проводимости или дырки в заполненной зоне зависит от свойств кристалла (величина запрещенного участка Аы) и концентрации дефектов всех типов, влияющих на положение уровня Ферми, так как вероятности образования связей различного типа являются экспоненциальными функциями от соответствующих энергий, отсчитанных от уровня Ферми. Поэтому преобладание на поверхности полупроводника той или иной формы хемосорбированных частиц, означающее образование слабой или прочной связи, оказывается зависящим от наличия примесей, не взаимодействующих непосредственно с данными частицами. Примеси влияют косвенно они смещают положение уровня Ферми, что изменяет вероятности электронных переходов, приводящих к образованию химических связей различного типа. При этом введение донорных примесей увеличивает концентрацию сво- [c.144]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОЗБУЖДЕНИЙ В КРИСТАЛЛЕ [c.134]

Первая часть силы 8 обусловлена различными динамическими механизмами диссипации энергии движущейся дислокации. Во-первых, это микроскопические процессы взаимодействия дислокации с фононами и другими элементарными возбуждениями кристалла. Во-вторых, это макроскопические процессы потери энергии динамического упругого поля дислокации вследствие дисперсии упругих модулей реального кристалла. Одна из причин поглощения упругих волн (наличие примесей в кристалле) обсуждалась в 13. [c.282]

Условием, которое должно выполняться для сильного локального электронно-решеточного взаимодействия, является то, что резонансная энергия межмолекулярного взаимодействия должна быть сравнима с колебательной энергией решетки. Колебательная энергия решетки может быть оценена из спектров комбинационного рассеяния кристаллов в области от 1 до 80 причем нижняя часть области относится к колебаниям, при которых изменяются параметры решетки, а верхняя — к крутильным колебаниям при неизменных положениях молекул в решетке. Можно поэтому сказать, что если энергия межмолекулярного взаимодействия соответствует первым десяткам обратных сантиметров, то возможна некоторая локальная деформация решетки и возбуждение локализовано. Это касается переходов, индуцированных электронно-колебательным взаимодействием, которые рассматриваются в последнем разделе, поскольку в этих случаях взаимодействия в кристалле всегда малы. [c.545]

Движущаяся дислокация испытывает силу торможения,, зависящую от ее скорости. Если скорость дислокации достаточно велика, и ее кинетическая энергия превышает потенциальный рельеф Пайерлса, то сопротивление движению создают процессы взаимодействия дислокации с различными элементарными возбуждениями кристалла — фононами, спиновыми волнами, электронами и т.п. [c.32]

Термин экситон недавно использовался для внутримолекулярных взаимодействий этого типа (см., например, [146]), но первоначально он был определен для взаимодействий в кристаллах, где имеется трансляционная симметрия [59]. Когда локальное возбуждение в кристалле распространяется за его пределы, процесс можно приравнять к движению квазичастицы, экситона, через кристалл. [c.298]

Гипотезы о безактивационной твердофазной полимеризации основаны на предположении об электронном возбуждении кристалла как целого в результате коллективных взаимодействий. Эти гипотезы позволяют объяснить явление, однако однозначных экспериментальных данных, подтверждающих их, еще нет. Также еще не завершена и теоретическая интерпретация явления быстрой полимеризации в твердой фазе. [c.80]

При наличии связи экситонного типа одиночный уровень изолированной молекулы расщепляется в полосу уровней в кристалле, и, следовательно, низшие экситонные состояния понижены по сравнению с низшими уровнями изолированной молекулы. В результате этого наиболее низкочастотная полоса поглощения молекулярного кристалла испытывает смещение в сторону больших длин волн даже по сравнению с исправленным значением длины волны, учитывающим обычное длинноволновое смещение, обусловленное усиливающимся кулоновым взаимодействием возбужденной молекулы со своими соседями в конденсированной фазе. Исключения появляются в тех случаях, когда переходы на низший экситонный уровень оказываются запрещенными. Правила отбора зависят от взаимной относительной ориентации переходных моментов в ансамбле молекул. Например, в случае структуры типа карточной колоды (рис. 9, а) состояние А имеет наибольшую энергию вследствие взаимного отталкивания отдельных диполей. Состояние В имеет наименьшую энергию, а состояния С и D — промежуточную. Однако результирующий переходный момент, представляющий собой векторную сумму отдельных моментов, равен нулю во всех случаях, кроме состояния А. Таким образом, при структуре типа карточной колоды с помощью разрешенного перехода может быть получено только высшее экситонное состояние этот переход соответствует сдвигу в коротковолновую область спектра поглощения. С другой стороны, в случае линейной структуры, как на рис. 9, б, разрешенное состояние имеет наименьшую энергию, так как диполи переходов расположены линейно в затылок друг другу и их [c.96]

Точечные атомные дефекты в кристаллической решетке обладают определенными свойствами. Например, вакансии в ионных кристаллах выступают носителями заряда, причем катионная вакансия несет отрицательный, а анионная — положительный заряд. Конечно, собственно заряд в вакансии не содержится, но возникающее вокруг нее электрическое поле такое же, какое возникло бы, если бы в вакансии располагался заряд, по значению равный, а по знаку противоположный заряду иона, который покинул данный узел решетки. Любые точечные дефекты обладают способностью к миграции (диффузии) в кристаллической решетке в результате тепловых флуктуаций или приложения к кристаллу внешнего электрического поля. Например, катион в междоузлии может переходить при соответствующем возбуждении в соседнее междоузлие, вакансии мигрируют за счет перемещения соседнего иона в вакантный узел, т. е. путем последовательного обмена позициями между ионами и вакансиями (при таком так называемом вакансионном механизме диффузии перемещение вакансий в одном направлении эквивалентно перемещению ионов в другом). Точечные дефекты могут взаимодействовать друг с другом, образуя в простейшем случае ассоциаты—дефекты, занимающие соседние кристаллографические позиции. Например, в решетке могут возникнуть связанные группы вакансий (кластеры). Связанные пары вакансий способны диффундировать быстрее, чем изолированные вакансии, а тройные кластеры еще быстрее. [c.87]

В процессе образования кристалла происходит перекрывание внешних электронных облаков атомов по аналогии с образованием химической связи в молекулах. В соответствии с методом МО при взаимодействии двух атомных электронных орбиталей образуются две молекулярные орбиТали связывающая и разрыхляющая. При одновременном взаимодействии N микрочастиц образуется N молекулярных орбиталей. Величина N в кристаллах может достигать огромных величин (порядка 10 ). Поэтому и число электронных орбиталей в твердом теле чрезвычайно велико. При этом разность между энергиями соседних орбиталей будет ничтожно мала. Так, в кристалле натрия разность энергетических уровней двух соседних орбиталей имеет порядок 10 Дж. Таким образом, в кристалле металла образуется энергетическая зона с почти непрерывным распределением энергии, называемая зоной проводимости. Каждая орбиталь в этой зоне охватывает кристалл по всем его трем измерениям. Заполнение орбиталей зоны проводимости электронами происходит в соответствии с положениями квантовой механики. Так, из условий минимума энергии электроны будут последовательно заполнять все орбитали, начиная с наинизшей, причем на каждой орбитали в соответствии с запретом Паули может располагаться лишь два электрона с антипараллельными спинами. С повышением температуры за счет теплового возбуждения электроны будут последовательно перемещаться на более высокие энергетические уровни, передавая тепловую энергию с одного конца кристалла на другой и обеспечивая таким образом его теплопроводность. [c.82]

Наилучшими источниками коротких мощных импульсов света являются лазеры. В настоящее время разработано и выпускается промышленностью большое количество импульсных лазеров различных типов. Лазеры, работающие в режиме модулированной добротности, дают импульсы длительностью 10 —10 с, а ]В режиме синхронизации мод — до 10 2 с (см. таблицу). Возможность использования умножения частот ((при прохождении лазерного импульса через некоторые сильно поляризующиеся кристаллы возникает излучение с частотой 2v, Зv или 4v) и лазеров на красителях позволяет получать лазерные импульсы любой необходимой длины волны в диапазоне 250—1300 нм. К недостаткам лазеров следует отнести то, что в результате большой мощности импульсов в образцах могут возникать специфические лазерные эффекты (эффекты, связанные с большой локальной концентрацией возбужденных молекул и их взаимодействием между собой и нелинейные эффекты), и кроме того, в фотохимически активных системах происходит быстрый фотолиз вещества. Характеристики некоторых импульсных лазеров приведены в таблице на с. 209. [c.210]

В твердом теле могут возникать разнообразные движения (обобществленных электронов в металлах, магнитных моментов в ферромагнетиках, электронно-дырочных пар в полупроводниках и т. д.), и каждому типу движения в кристаллах будет соответствовать свой тип квазичастиц (электронов проводимости, магнонов, экси-тонов и др.). Квазичастицы являются как бы элементарными носителями движения в системе взаимодействующих между собой атомов в кристалле, квантами возбуждения — наиболее элемен- [c.13]

Как известно, отдельный атом (молекула) может находиться в возбужденном энергетическом состоянии, отделенным от основного (наинизшего) состояния конечной энергией возбуждения. Однако в кристалле, состоящем из большого числа одинаковых, сильно взаимодействующих между собой атомов (молекул), такое локализованное возбуждение является неустойчивым ано будет передаваться от одного узла решетки к другому. [c.77]

Однако, как установили В. Овсянкин и П. Феофилов (1973 г.), вполне вероятен иной механизм образования антистоксовой люминесценции. Проведенные ими квантомеханические расчеты показали, что если два возбужденных атома окажутся рядом, то при взаимодействии один из них может полностью потерять свое возбуждение, а другой удвоит его. Последний, переходя в основное состояние, высветит квант вдвое крупнее поглощенных. Процесс этот назван авторами кооперативной люминесценцией. Они показали, что зеленое свечение ионов редкоземельного элемента эрбия в некоторых кристаллах, возбуждаемое инфракрасным светом ( ), вызвано кооперативной люминесценцией. Действительно, антистоксова люминесценция такого люминофора затухает примерно за 10 с после выключения возбуждающего света, а в их опыте послесвечение затягивалось до сотых долей секунды. [c.434]

Строя теорию спектров молекулярных кристаллов, Давыдов показал, что в регулярной совокупности хромофорных групп между их возбужденными энергетическими уровнями может происходить резонансная передача энергии возбуждения. Следовательно, в регулярной системе возможно распространение волны возбуждения — экситона. В результате взаимодействия энергетических уровней они расщепляются, образуя широкую [c.286]

При изучении динамики кристалла измеряют изменения излучения при его взаимодействии с веществом. Энергетическое же разрешение определяется энергией возбуждения кристаллической решетки. Применяется неупругое рассеяние тепловых нейтронов, которое позволяет экспериментально установить закон дисперсии фононов в кристаллах — характеристику динамики решетки. [c.206]

Доступным для использования во внутриаптечном контроле является метод флуориметрии. По характеру флуоресценции кристаллов или растворов можно, например, осуществить идентификацию препаратов некоторых алкалоидов, витаминов и др. Для возбуждения флуоресценции на растворы испытуемых веществ воздействуют ультрафиолетовым излучением с длиной волны 365—366 нм. Некоторые лекарственные вещества сами не флуоресцируют, но при взаимодействии с рядом реактивов образуют флуоресцирующие продукты. [c.249]

Равновесное расположение ионов, установленное путем рентгеновского анализа, соответствует основному электронному состоянию. При возбуждении электрона и непосредственно после этого в кристалле все еще сохраняется это расположение, так как во время оптического перехода ионы не смещаются (принцип Франка — Кондона). Будем вначале считать экситон стационарным. Образование экситона скажется на взаимодействии возбужденного иона с сосед-нилш ионами, так что вначале состояние решетки в непосредственной близости к возбужденному иону уже не будет соответствовать минимуму энергии. Возбужденный атом станет поэтому колебаться около своего нового положения равновесия, и часть поглощенной энергии будет передаваться решетке в виде тепла. При этом воз- [c.90]

Совершенно иная ситуация реализуется в кристаллах, характе-ризуюш ихся однородной (дальний порядок мономерных единиц) и неоднородной анизотропией (дефекты, линии дислокаций, примесные молекулы и т. д.). В силу значительного межмолекулярного взаимодействия в кристаллах мономерные молекулы должны рассматриваться не как изолированные осциляторы, а как единый ансамбль с набором обш их вырожденных уровней энергии возбуждения Волновая функция для такого ансамбля является волновой функцией гигантской объединенной молекулы-кристалла или ее части. Следует отметить, что если в основном состоянии ван-дер-ваальсово взаимодействие приводит лишь к понижению энергетического уровня состояния, то в случае возбужденного состояния должно наблюдаться расщепление на подуровни Набор новых возбужденных подуровней будет описываться новыми волновыми функциями 11) , которые являются линейными комбинациями функций ф,- и отличаются друг от друга значениями коэффициентов в следующей системе уравнений [c.100]

Подобные факториальные выражения широко используют в статистической термодинамике. Однако вопреки распространенному мнению они не являются достаточно точными. Дело в том, что в общем выражении для суммы по состояниям gi представляет собой число конфигураций, отвечающих энергии возбуждения NiRa. Между тем при подсчете g учитывается полное число перестановок Na вакансий по N узлам. Сюда автоматически попадают такие конфигурации, когда вакансии располагаются парами, тройками и т. д., вплоть до образования в кристалле полости, состоящей из Na вакансий. При этом затрата энергии всегда будет меньше Л/ово и только при дополнительном услов ии Na<.N относительная доля подобных конфигураций окажется пренебрежимо малой. Поэтому при средних и высоких концентрациях дефектов статистические выражения для числа перестановок, составленные без учета энергии взаимодействия дефектов решетки, становятся неточными. [c.272]

Возбуждение электрона в зону проводимости, отвечающее полной ионизации, приводит к возникновению свободных электрона и дырки, способных независимо двигаться под действием приложенного поля. Существует и другая возбужденная конфигурация (экситон — см. главы П, V) с более низкой энергией, с которой электрон и дырка движутся как связанные нейтральные образования. Экситон Френкеля (см. гл. II) совершенно аналогичен позитронию (связанной позитрон-электронной паре) и энергетические уровни этого экситона, так же как и позитрония, задаются боровской моделью атома водорода с заменой массы свободного электрона на приведенную массу т . Далее, так как экситон существует в кристалле, а не в вакууме, кулоновское взаимодействие ослабляется за счет диэлектрической проницаемости. Поэтому энергетический спектр экситона (рис. 174) задается выражением [8, 41 [c.421]

Настоящая работа (№ государственной регистрации 01.20.00 00161) направлена на решение фундаментальной проблемы протекания в твердых телах особого типа бимолекулярных химических реакций, не сопровождающихся массопереносом - реакций с участием квазичастиц, создаваемых внешними воздействиями. Новизна подхода заключается в изучении прежде всего особенностей химических механизмов деградации электронных возбуждений в ионно-молекулярных кристаллах. Автолокализация в ионных кристаллах, таких как ЩГК, процесс по сути физический, т.к. взаимодействие квазичастиц с решеточными фононами приводит, как правило, только к изменениям межъядерных расстояний. Аналогичный процесс в ионно-молекулярных кристаллах (ИМК) происходит при участии как решеточных, так и локальных, внутренних колебаний, что зачастую приводит к разрыву или перераспределению химических связей внутри сложных ионов с образованием различного рода новых частиц-изомеров, комплексов с переносом заряда, соединений с необычной степенью окисления. [c.97]

На совр. этапе в К. х. наряду с традиц. расчетами эле -троиных волновых ф-ций разрабатываются новые проблемы и методы. Развивается квантовая теория движения ядер в хим. системах (см. Динамика элементарного акта. Электронно-колебательное взаимодействие). При переходе от статнч. систем к системам, меняющимся во времени, в частности в результате хим. р-ций, фото возбуждения и распа,гц1, потребовались новые теоретич. методы, разработанные в квантовой механике и статистич. физике, так что К, х.. можно с полным основанием рассматривать как ветвь теор. физики. Становятся все более разнообразными объекты приложения К. х. от элементарных процессов в хим. лазерах и электрической проводимости мол. кристаллов до-сложных механизмов функционирования биологических систем. [c.251]

Авакян П. и Меррифилд Р. исследовали влияние внешнего магнитного поля на триплет-триплетную аннигиляцию экситонов в молекулярных кристаллах [2]. При столкновении двух триплетных экситонов возможен перенос энергии с образованием одной синглетно-возбужденной молекулы. Образовавшаяся таким образом возбужденная молекула высвечивает квант света, и в эксперименте регистрируется именно эта задержанная флуоресценция. Физика магнитного полевого эффекта для этого процесса связана с тем, что два триплетных экситона встречаются в состояниях с суммарным спином 5 = О, 1 или 2. Только пара триплетных экситонов с 5 = О дает задержанную флуоресценцию. Но если при встрече двух экситонов происходит спиновая динамика, т.е. осуществляются переходы между состояниями с 5 = О, 1, 2, то в итоге в задержанную флуоресценцию могут дать вклад все столкновения, столкновения с разными значениями суммарного спина в момент сближения экситонов друг к другу. Насколько эта спиновая динамика окажется эффективной, зависит от напряженности внешнего магнитного поля. Как мы увидим позже, формально схема влияния внешнего магнитного поля на аннигиляцию триплетных экситонов аналогична ситуации рекомбинации РП. Отличие прежде всего в том, что аннигиляция триплетных экситонов - это еще не химическая реакция, и в том, что в случае триплетных экситонов и в случае радикалов эффективны разные магнитные взаимодействия. [c.5]

Вид спектра поглощения определяется как природой образующих его атомов и молекул, так и агрегатным состоянием в-ва. Спектр разреженных атомарных газов-ряд узких дискретных линий, положение к-рых зависит от энергии основного и возбужденных электронных состояний атомов. Спектры молекулярных газов-полосы, образованные тесно расположенными линиями, соответствующими переходам между колебательным и вращательным энергетич. уровнями молекул. Спектр в-ва в конденсиров. фазе определяется не только природой составляющих его молекул, ио и межмол. взаимодействиями, влияющими на структуру электронных уровней. Обычно такой спектр состоит из ряда широких полос разл. интенсивности. Иногда в нем проявляется структура колебат. уровней (особенно у кристаллов при охлаждении). Прозрачные среды, напр, вода, кварц, не имеют в спектре полос поглощения, а обладают лишь границей поглощения. [c.14]

Если в рассматриваемых работах концентрация активаторных ионов составляла несколько процентов, то дальнейшие исследования СИ на переходе 7- , дали возможность получить генерацию в НозА 5012, однако эффективность СИ в этом кристалле была невысокой, что связано с уменьшением люминесцентного времени жизни состояния иона Но с увеличением его концентрации в ИАГ. Анализ энергетической структуры показывает, что состояние 1- иона Но не должно быть подвержено концентрационному тушению за счет кросс-релаксации, для которой необходимо наличие промежуточных уровней между основным и возбужденным состоянием. Гибель электронного возбуждения наступает при взаимодействии с неконтролируемыми примесями, доставка энергии к которым происходит за счет миграции ее по возбужденным состояниям. С увеличением концентрации активных частиц в кристалле эффективность такого взаимодействия увеличивается. Содержание же редкоземельных примесей в шихте Н02О3 марки Го 0-1 составляет около Ю " % Кроме того, возможно загрязнение 226 [c.226]

Информация, содержащаяся в многоквантовых спектрах, несомненно, важна для структурных исследований. Дополнительным достоинством дипольно связанных систем в жидких кристаллах является то, что они представляют собой идеальный тест для многоквантовых методов. Разрешение (узкие линии и большие константы взаимодействия) и природа дипольного гамильтониана (который сам по себе приводит к методам обращения времени [8.71]) позволяют экспериментально создать и проверить большое число сложных методов. Многообразные методы для разделения различных порядков многоквантовых сигналов [8.72, 8.73], такие, как эхо-спектроскопия переноса когерентности полного спина TS TES [8.33—8.35] и селективное 77-квантовое возбуждение [8.51, 8.74, 8.75], были разработаны для жидких кристаллов. Исчерпывающий обзор этих работ представил Вайтекамп в работе [8.35]. [c.550]