Отражение света - Кизель В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Максимум около
25100 см-1 соответствует основному бесфононному переходу, сильно поляризованному. В случаях 4-5 возбуждаются поперечнопродольные экситоны,
энергия их выше. Отсылая за подробностями к оригинальной работе, подчеркнем здесь весьма сильную зависимость отражения от угла падения, ориентировки кристалла и поляризации, характерную для поверхностных явлений. Это показывает, что для обнаружения эффектов необходим выбор ориентаций (ср. § 30, а также [92 а]).
В дальнейшем была дана теория для наклонного падения [93]; полного сравнения ее с опытом еще не проведено.
24900 25100 25300 25500 25700 Ш, см 1
Рис. 74. Зависимость формы 0-0-полосы поглощения кристалла антрацена от направлений к и Е [92]
Т* А ОЛТ
при Т-4 К.
Исследование отраже- к± грани {OOlj: компонента Е || оси а ния, обусловленного по-
верхностными экситонами, rlpam{ {1Uj. компонента EJL оси Ь(4); ВИДИМО, МОЖеТ давать компонента Е || оси b (X плоскости
весьма обширную инфор- ас) (5Ь
мацию о поверхностных состояниях и структуре поверхности и служить ценным инструментом исследования.
222
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ
1ГЛ. 6
Экситонные эффекты в отражении наблюдались также на эпитаксиальных слоях GaAs [94]; здесь также предполагаются продольные и поперечные поверхностные экситоны.
Вопрос о влиянии на отражение., экситон-фононных взаимодействий для сильно поглощающих молекулярных кристаллов типа кристаллов красителей (jR - 60-80%) рассмотрен теоретически [95, 96] и экспериментально в [97, 98]; согласие с опытом удовлетворительное (о влиянии экситон-фононных взаимодействий см. также в работе [99]).
Отражение света с учетом влияния эффектов пространственной дисперсии у поверхности, иных, нежели в объеме, и поверхностных экситон-фотонных мод - по-ляритонов - проанализировано в работе [100]. Показано, что существенно влияют не более чем 1-2 первые слоя решетки. Однако удобных для экспериментальной проверки результатов не дано; по оценке авторов эффект должен быть очень малым, если обменные и экситонные эффекты отсутствуют. В полном внутреннем отражении наблюдались некоторые эффекты поверхностных поляритонов [100 а] (см. также ссылку [10] в гл. 3).
Естественно, конечно, что поверхностные эффекты будут существовать не только в области частот электронных переходов, но, как отмечалось и в области частот колебаний молекул и кристаллической решетки. Влияние поверхности на колебания решетки в оптической и акустической ветвях, роль поверхности как своеобразного дефекта кристалла рассмотрены, например, в работах [7-10]; некоторые дополнительные эффекты указаны в работах [57, 58]. Подробности влияния этих явлений на отражение света исследованы мало. Возникновение поверхностных оптических колебаний проанализировано теоретически [101-103] и исследовано экспериментально [101] по отражению для ионных кристаллов. Показано существование таких колебаний (они проявляются оптически только под действием неоднородных световых волн, например, при полном внутреннем отражении); получены их дисперсионные кривые и во всяком случае доказано влияние поверхности. Отмечены 2 типа колебаний: один развивается в слое тол-
ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА ОТ МЕТАЛЛОВ
223
щиной порядка d, другой - в слое толщиной порядка 1000 d.
Поскольку фононный спектр у поверхности - иной, фактор Дебая - Уоллера в поверхностном слое отличается об объемного в 3-4 раза и анизотропен [104].
На поверхностные колебания решетки сильно влияет ступенчатость (и шероховатость) поверхности [105].
§ 28. Отражение света от металлов
Оставаясь в рамках локальной теории поля, для е в простейшем случае принимают выражение
е (<") = {". (и) - 1к (со)}2 = г' ((й) + i , (28.1)
где о о - статическая проводимость. Однако это приемлемо лишь для очень длинных инфракрасных волн; величиной е' здесь можно пренебречь.
Для оптической области в общем виде следует написать
е (ш) = е' (ш) + i {бпров
(со) +;
&межз ((о) + 6ф.э (<о) + ^колл Ц}
(28.2)
где е' включает, вообще говоря, поляризацию атомного
// // т я
остатка; епРоч, ь'межз. "ф-э" енолл -соответственно потери на внутризонную проводимость, межзонные переходы, фотоэлектрическое поглощение и коллективные потери (в е' можно выделить также подобные составляющие, в первую очередь "межзонную" и "внутризонную").
Из левой части равенства (28.1) легко получить расстояние, на котором поле убывает в I раз; глубина проникновения, обычно называемая для металлов глубиной скин-слоя L, равна
?лок = = Ьдорм; (28.3)
индекс "лок" означает приближение локальной теории,
О
"норм"-"нормальный" скин-эффект; LHOpM"200-500 А.
Как уже указывалось, для отражения света от металлов модель двух полубесконечных однородных сред с геометрической плоскостью раздела непригодна. Здесь необходимо выделить две приповерхностные области.
224
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ
tt-л. в
Упрощенный расчет в рамках модели свободных электронов с предположением о наличии прямоугольного потенциального барьера [106] показывает, что плотность электронного облака спадает до нуля на рас-
О
стоянии ~3 А; при реальной форме барьера это расстояние значительно растет. Это - одна область; ее роль в отражении слабо изучена, но, видимо, именнЬ в ней приходящие из глубины электроны отражаются от поверхности; это отражение даже при хорошей полировке, как показывает эксперимент, диффузно '), тем более что всегда имеет место дифракция электронов на поверхности.
