Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бонч-Бруевич В.Л. -> "Метод функций Грина в статической механике" -> 54

Метод функций Грина в статической механике - Бонч-Бруевич В.Л.

Бонч-Бруевич В.Л. , Тябликов С.В. Метод функций Грина в статической механике — М.: ФИЗМАЛИТ, 1961. — 312 c.
Скачать (прямая ссылка): metodfunxgrinavstaticheskoymehanika1961.djvu
Предыдущая << 1 .. 48 49 50 51 52 53 < 54 > 55 56 57 58 59 60 .. 162 >> Следующая


1. Одноэлектронные уровни, отвечающие как локализованным, так и делокализованным состояниям, часто бывают вырожденными. Так, при слабом спин-орбитальном взаимодействии одна и та же энергия отвечает двум возможным значениям спинового квантового числа (двукратное спиновое вырождение). При этом принцип Паули допускает заполнение одного уровня двумя электронами. Для делокализованных состояний отсюда не проистекает серьезных осложнений, поскольку в этом случае электроны с большой вероятностью разделены пространственно. Однако при локализации электронов в одной и той же потенциальной яме взаимное кулоновское их отталкивание может оказаться существенным, и учет его необходим принципиально. Этот эффект хорошо известен в физике кристаллических полупроводников [3]. Там его учитывают либо вводя феноменологически отдельные (многоэлектронные!) энергетические уровни для каждого зарядового состояния ловушки, либо предполагая, что попадание двух электронов (дырок) на один примесный центр вообще невозможно (последнее — в случае мелких доноров или акцепторов).

С другой стороны, как отмечалось в § 5, поляризация решетки электронами может привести к тому, что эффективное взаимодействие между ними окажется притягивающим. Так, например, обстоит дело, когда выигрыш энергии поляризации превышает энергию кулоновского отталкивания. Поскольку поляризацию решетки можно рассматривать как совокупность поляризационных волн, сопоставив последним определенную ветвь фононного спектра, можно сказать, что речь идет здесь о притяжении между электронами, обусловленном их взаимодействием с фононами.
124 гл. И. СПЕКТР НЕУПОРЯДОЧЕННОГО ПОЛУПРОВОДНИКА

2. Кулоновское притяжение между электронами и дырками приводит к образованию экситонов. В полупроводниках с достаточно узкой запрещенной зоной выигрыш энергии при связывании пар «электрон — дырка» в экситоны может перевесить проигрыш энергии за счет перевода электронов из валентной зоны в зону проводимости. При этом окажется энергетически выгодным самопроизвольное образование электроннодырочных пар, и система перейдет в новое состояние — экситон-ный изолятор (название связано с тем, что материал в таком состоянии не содержит свободных носителей заряда). Это явление называют экситонной неустойчивостью. Очевидно, как и в п. 1, при рассмотрении экситонов и экситонной неустойчивости явный учет кулоновского взаимодействия необходим принципиально.

В последующих пяти параграфах мы несколько подробнее обсудим возможную роль корреляционных эффектов в неупорядоченных полупроводниках.

§ 15. Экситон в неупорядоченном полупроводнике

Сам по себе факт существования экситонов в неупорядоченных полупроводниках (§ I. 3) удивления не вызывает. Действительно, возникновение экситонных состояний обусловлено лишь кулоновским притяжением между электронами и дырками, которое, естественно, не исчезает при разупорядочении вещества. Однако при наличии случайного поля имеются три причины, которые могут привести к распаду экситона на свободные электрон и дырку; при достаточно большой вероятности распада экситон вообще перестает существовать как стационарное состояние (А. Г. Самойлович и В. М. Кондратенко, 1956; В. Л. Бонч-Бруевич и В. Д. Искра, 1971).

Во-первых, при движении экситона (как и любого атома) во внешнем поле, не обладающем пространственной периодичностью, возможен обмен энергией между внутренними и внешними (связанными с движением центра инерции) степенями свободы. Это означает, в частности, возможность «ударов второго рода», при которых происходит возбуждение или ионизация экситона за счет кинетической энергии.

Во-вторых, при наличии всюду плотного спектра дискретных уровней состояние системы с одним свободным экситоном может оказаться энергетически вырожденным с другим состоянием, в котором экситона нет, но есть два носителя заряда, локализованных далеко друг от друга. Этот эффект, видимо, подробно еще не исследован.

В-третьих, если силы, действующие со стороны силового поля на электрон и дырку, направлены в противоположные сто-
§ 15. ЭКСИТОН В НЕУПОРЯДОЧЕННОМ ПОЛУПРОВОДНИКЕ

125

роны, то при достаточно большой их величине экситон может просто разорваться. Так заведомо обстоит дело, если работа названных сил на длине порядка радиуса экситона близка к энергии его ионизации. Обозначим «радиус экситона» через а, а энергию ионизации его — через Et. Тогда указанное условие можно записать в виде

а^Шт>Ег

В сильно легированных (в том числе и компенсированных) полупроводниках появляется еще дополнительный фактор, способный вообще исключить возможность существования экситона как стационарного состояния. Это — экранирование кулонов-ского взаимодействия свободными и связанными зарядами. В случае экситона Ваннье—Мотта мы имеем здесь буквально ту же задачу, что и при рассмотрении мелких доноров [13]. При уменьшении радиуса экранирования г0 энергия ионизации уменьшается и в конце концов обращается в нуль, когда г0 становится сравнимым с радиусом экситона.
Предыдущая << 1 .. 48 49 50 51 52 53 < 54 > 55 56 57 58 59 60 .. 162 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed