Экситон Ванье

Экситон Ванье-Мотта [c.306]

Различают два основных типа экситонов, соответствующие двум крайним случаям связи электрона и дырки экситон Ванье и экситон Френкеля. [c.77]

Экситон Ванье — сравнительно слабо связанное образование, электрон и дырка находятся на различных узлах решетки, причем расстояние между электроном и дыркой считается большим по сравнению с постоянной кристаллической решетки. [c.77]

Экситон Френкеля можно представить как предельный случай экситона Ванье, когда связанные электрон и дырка находятся на одном и том же узле. Экситон реализуется в молекулярных кристаллах, в которых связь внутри молекулы (ковалентная) значительно сильнее, чем связь между молекулами (ван- [c.77]

Дер-ваальсова). Экситоны Ванье чаще всего наблюдаются в Полупроводниках. [c.78]

Изотопические эффекты в электронных состояниях изучались вначале в двухатомных полупроводниках при изотопическом замещении одного атома. В при 80 К щель Eg увеличилась на 2% при замещении водорода на дейтерий [210]. Авторы связывают эффект с изменением постоянной решётки. Изотопическое замещение кислорода в кристаллах Си20 приводит к смещению экситонных линий [211, 212]. Анализ данных для температур Т < 77 К, показал, что изотопический эффект обусловлен в основном взаимодействием электронов с оптическими фононами. Аналогичные результаты были получены для 2пО при замещении изотопов кислорода [213]. Изотопический эффект на уровнях экситона Ванье-Мотта в кристаллах иН(В) изучался в работе [214. [c.91]

Эти представления ясно показывают, что возможны внутренние переходы, характеризующиеся энергией, меньшей энергии междузонного перехода, однако, теоретический расчет энергии основного экситонного состояния, соответствующей наблюдаемому на опыте порогу поглощения, особенно труден, а описание этого основного состояния оказывается неопределенным в том смысле, что оно может представлять экситоны как локализованные (экситоны Френкеля — Оверхаузера — Нокса) так и де-локализованные (экситоны Ванье — Мотта). [c.142]

ЭТИ последовательности пиков как обусловленные образованием экситонов Френкеля — Оверхаузера — Нокса. Фактически эти последовательности пиков служат доказательством существования экситонов Ванье — Мотта, важнейшим условием существования которых является высокая диэлектрическая проницаемость азидов. С более простой точки зрения, можно было бы считать, что предел последовательности (и = оо) совпадает с границей полосы проводимости. Это было бы так, если критерием была только плотность состояний. Однако интенсивность спектров поглощения зависит также от вероятности переходов, определяемых правилами отбора (матричные элементы, соединяющие начальное и конечное состояния). Поэтому имеющиеся данные не позволяют сделать определенного заключения о положении междузонного перехода в азидах натрия и цезия. В случае азида рубидия меж-дузонный переход лежит, по-видимому, примерно на 0,1 эв выше предела последовательности с и = со. В случае же азида калия имеются признаки дальнейшей тонкой структуры. Именно за экситонным пределом появляется участок шириною около 0,3 эв, в котором суммарная вероятность перехода проходит через минимум и имеется плечо при 8,7 эв, происхождение которого не было объяснено. Для выяснения природы этого участка требовалось всего лишь, чтобы спектр был исследован в поляризованном свете на ориентированном монокристалле. В настоящее же время для объяснения строения этого участка спектра указывают на наблюдавшуюся на одном из образцов хемилюминесценцию. Однако отсутствие этого минимума в спектре азида рубидия делает это объяснение маловероятным. Теоретически можно было бы ожидать, что истинное разрешенное междузонное поглощение имеет границу, обусловленную вертикальным переходом в центре бриллюеновской зоны (к 0), но что у валентной зоны имеются восходяпще ветви. Ответы на эти вопросы будут получены после проведения теоретико-группового анализа энергетических уровней. [c.146]

Некоторые исследователи полагают, что обусловленная экситонами фотопроводимость является собственной в том смысле, что она возникает в результате термической диссоциации экситонов Ванье — Мотта [596, 60]. Это действительно возможно, и такой механизм неоднократно обсуждался. Однако автор настоящего обзора далеко не убежден, что в конкретных условиях, в которых этот механизм наблюдался, он преобладет по сравнению с другими, поскольку при объяснении результатов таких экспериментов не учитывалась роль образующихся в ходе опыта центров, содержащих избыток электронов. [c.148]

Если полимеризация происходит в жидкой или твердой фазе, то надо еще учесть влияние окружающей среды, состоящей из мономеров. В некоторых случаях при наличии среды возможно образование экситонов типа Ванье — Мотта (электрон и дырка). Перемещение по цепи экситонов Ванье — Мотта большого радиуса эквивалентно перемещению ионного состояния. [c.152]

Все квазичастицы, которые мы до сих пор рассматривали, нейтральны. Они не несут на себе заряда. Экситон Ванье-Мотта, как и экситон Френкеля, тоже нейтрален, но построен из заряженных частиц — электрона проводимости и дырки. Как Вы понимаете, речь пойдет о полупроводниках (см. гл. 14). [c.306]

Дальнейшая судьба электрона в зоне проводимости и дырки в валентной зоне неоднозначна. Они могут вместе с себе подобными оставаться свободными и осуществлять проводимость полупроводника. Однако электрон и дырка притягиваются друг к другу (дырка заряжена положительно). Поэтому они могут образовать водородоподобный атом — атом, состоящий из электрона и дырки. Это и есть экситон Ванье-Мотта. [c.306]

Обнаруживается экситон Ванье-Мотта по спектрам поглощения света полупроводниками. [c.307]

Энергетические уровни экситона Ванье-Мотта напоминают уровни энергий в атоме водорода. Они расположены в запрещенной для свободных электронов и дырок энергетической полосе, отделяющей зону проводимости от валентной зоны. Как и уровни энергии в атоме водорода, энергетические уровни (правда, отсчитанные от дна зоны проводимости) обратно пропорциональны п , где п = 1,2,3,. .. — целые числа. Однако коэффициент пропорциональности отличается от константы Ридберга (см. (3.16)). Вместо массы электрона в выражение для аналога константы Ридберга входит эффективная масса (см. гл. 1) [c.306]

Масса Шп электрона в полупроводнике как правило не равна эффективной массе дырки, Шр. Обе они вычисляются по формуле (16.3). Энергии электрона проводимости и дырки, как и энергия любой квазичастицы, являются периодическими функциями квазиимпульса. В экситон Ванье-Мотта объединяются электрон, имеющий энергию, близкую к минимуму в зоне проводимости, и дырка с энергией, близкой к максимуму в валентной зоне. Обе они масштаба массы свободного электрона, но могут и существенно отличаться (например, быть в 10 -г 100 раз меньше). Итак, формула, описывающая энергетические [c.306]

Экситон Ванье-Мотта напоминает позитроний — водородоподобный атом, состоящий из электрона и позитрона. Правда, в позитронии эффективная масса, входящая в выражение для значений энергетических уровней, равна Ше/2, так как электрон и позитрон имеют одинаковые массы. [c.307]

Как и всякая квазичастица, экситон Ванье-Мотта в полупроводнике не локализован. Он может перемещаться. Состояние поступательного движения экситона Ванье-Мотта определяется квазиимпульсом и описывается, конечно, не т ф. Эффективная масса поступательного движения экситона обязана периодической зависимости его энергии от квазиимпульса (см. формулы (16.2) и (16.3)). [c.307]

Мы перечислили отнюдь не все квазичастицы, являющиеся бозонами. По сути все их и невозможно перечислить. Хотя бы потому, что неизвестно, сколько их. Некоторые квазичастицы-бозоны еще будут упоминаться в следующей главе, посвященной квазичастицам-фермионам. Обратите внимание на то, что экситонам в каком-то смысле место в главе о фермионах и экситон Френкеля, и экситон Ванье-Мотта образованы из фермионов. [c.307]

Все квазичастицы, которые мы рассматривали (фононы, магноны, экситон Френкеля), являются квантами коллективных движений в твердом теле. Даже экситон Ванье-Мотта — не исключение, поскольку движение дырки фактически есть движение всех электронов валентной зоны кроме одного — того, который перешел в зону проводимости. [c.310]

В сульфидных люминофорах, обладающих относительно большой величиной диэлектрической проницаемости, электрон и дырка, образующие экситон, слабо связаны друг с другом, и потому экситон стабилен лишь при низких температурах. Он отличается большим расстоянием — порядка десятков А — между электроном и дыркой и характерным водородоподобным спектром поглощения и излучения. Такой экситон, моделируемый вращающимися вокруг общего центра электроном и дыркой, носит название экситона Ванье. [c.47]

Экситон — водородоподобное связанное состояние электрона проводимости и дырки. Соответствует электронному возбуждению в диэлектрике или полупроводнике. Способен мигрировать по кристаллу, но при этом не происходит ни переноса заряда, ни переноса массы. В молекулярном кристалле экситон (экситон Френкеля) — возбуждение электронной системы отдельной молекулы, распространяющееся по кристаллу в виде волны. В ионных кристаллах радиус экситонов больше размеров постоянной кристаллической решетки (экситон промежуточного радиуса), в полупроводниках экситон имеет очень большие радиусы (экситон Ванье — Мотта). Время жизни экситонов невелико— электрон и дырка рекомбинируют с испусканием фотона за времена 10 -г-10 с. Экситоны могут также распадаться безызлучательно, например при захвате дефектом решетки. Экситон имеет характеристическое оптическое поглощение. [c.53]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология