Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
ф в Физическая энциклопедия, т. 4
Кристалл а то*
TnSb 0,02 0,01
GaAs 0,06 0 ,07
CdTe 0,4 0, і
CdS 0,6 0,2
AgBr 1,5 0,3
AgCI 1,8 0,4
KBr 3,7 0,5
RbCl 4,1 1,0
зонаиса: т* — еЯ/Ашсс. С ростом H масса П. т* растёт тем быстрее, чем больше а.
Величина а при т ж т0 и ess 1 (т0 — масса электрона в вакууме) велика: а « {/Jh(i)0) ^ 10 (\SA\ я» ж 10 эВ — энергия электрона в атоме). Ho т. к. в кристаллах часто т щ, є 3> 1, то a 1 либо а « 1. Поэтому П. слабой связи возникают во ми. веществах (табл.).
Полярон малого радиуса. Если т* ~ т0 и связь сильна, то П. сосредоточен на 1—2 узлах кристаллич. решётки (П. малого радиуса). Такой П. (дырочный или электронный) взаимодействует преим. с КВ-фоноиами (акустическими н оптическими). Его энергия \S\ » S3, где S3 — ширина разрешённой электронной зоны в кристалле с недеформиров. решёткой. Спектр П. имеет зонную структуру. Ширина поля ровной зоны Sa = = Saexр(—S0), где S0 ~ |<f|//iw0 » 1, т. е. она крайне узка, а т* столь же велика.
В совершенном кристалле при низких темп-pax п о-ляронная проводимост ь (носители заряда— П.) является зонной, но примеси и дефекты легко разрушают поляроиную зону. С ростом T она быстро сужается, т. к. S(T) — S0cth(fHo0/2kT)t и зонный механизм проводимости сменяется прыжковым (см. Прыжковая проводимость). В классич. области коэф. диффузии П. D esa exp(SbKtlkT), где SaKT ? \Sn\ — энергия активации. Дырочные П. в щёлочио-галоидных кристаллах и отвердевших благородных газах являются молекулярными ионами типа Cl2 и Ar2 [6].
Неполярнзацноиное электрои-фоиоииое взаимодействие. В трёхмерном случае электрон, взаимодействующий с акустич. фононами, либо не автолокализуется, либо образует П. малого радиуса (это эиергетич. состояние отделено от зонного состояния электрона авто л ока л U-зац. барьером). Напротив, в одномерной системе возможно существование П. большого радиуса, причём он образуется из зонного состояния электрона «безбарьер-ио» [7]. Ур-ние Шрёдингера
Л* d*4T
2 m dx*
-d4*(x)=Sf??(x)
(7)
в этом случае имеет точное решение (см. Шрёдингера уравнение нелинейное). В случае взаимодействия с оптич. фононами g = 2Aa(2fiw0/m)1/2 и ij>(a;) = = (b/2)1/asech(ba:), b — a(2mw0/A)1/2, S0 — —a2w0, где a > I — константа связи. Ф-лы, аналогичные (4) и (5), имеют вид:
(8)
Константа а выбрана так, что при слабой связи
S а; —afiw0, как ив (6). Переход к сильной связи происходит при a a* 1, 5 , т. е. раньше, чем для трёхмерного П.
Наиб, изучены проводящие полимеры типа полиацетилена (CH)x с сопряжёнными связями (см. Квази-одномерные соединения). В нек-рых из них оси. диэ-леитриЧ. состояние системы возникает вследствие Пайерлса перехода, создающего чередующуюся последовательность одинарных и двойных связей, а в других равноценность связей нарушается также н периодич.
81
ПОЛЯРОН
ПОЛЯРЫ
82
потенциалом окружения. П. возникает за счёт того же взаимодействия с акуетич. фононами, к-рое ответственно за пайерлсовский переход. Поэтому энергия связи П. велика, сравнима с шириной запрещённой зоиы (пайерл-совская щель Л ~ 1 эВ). Радиус состояния велик — порядка 10 межатомных расстояний, поэтому применимо континуальное описание, типичное т* ~ 1 дт0. Образуются также биполярони (2 электрона в общей де-формац. яме). Из-за пайерлсовской природы оси. состояния П. описываются двух компонентным аналогом ур-ния (7) и тесно связаны с топологич. солитоиами, существующими в этих материалах. Наличие этих 3 типов носителей заряда (П., биполярои, солитон), возможность их взаимных превращений и зависимость их относит, устойчивости от природы оси. состояния специфичны для квазиодиомериых систем с большой пайерлсовской деформацией и обусловливают нх электронные свойства [8J.
Поляроны др. типов. В магнитоупорядоченных ирис-тал лах П. возникают вследствие взаимодействия носителей заряда с магнонами. Напр., в аитиферромагн. кристаллах вокруг электрона может возникать область ферромаги. упорядочения. Магн. П. существенно влияют иа свойства полу магнитных полупроводников типа Cd1^MnxS(Se, Te). Близки к П. флуктуоны — области с изменённым параметром порядка, возникающие вокруг носителей заряда. Аналогичны поля ройные эффекты, связанные с экситонами.
Лит.: .1) Пекар С. И., Локальные квантовые состояния электрона в идеальном ионном кристалле, «ЖЭТФ», 1946, т, 16, с. 341; 2) Киттель Ч., Квантовая теория твердых тел, пер., с англ., М., 1967; 3) Аппёль Дж.,Фирсов Ю. А. Поляроны, М., 1975; 4) Левинсон И. Б., Рашба Э. И., Пороговые явления и связанные состояния в поляронной проблеме, «УФН», 1973, т. 111, в. 4, с. 683; 5) Ф е й н м а н Р., Статистическая механика, пер. с англ., М., 1978, гл. 8' 6) А л у-к е р Э. Д., Л у с и с Д. Ю„ Чернов С. А., Электронные возбуждения, и радиолюминесценция щелочно-галоидных кристаллов, Рига, 1979; 7) P а ш б а Э. И., Автолркализация экси-¦j'ohob, в кн.: Экситоны, М., 1985, гп. 13; 8) Heegfer' A. J„ и др., Solitons in conducting* polymers, fcRfev., Mod. Phya.t>,
1988, v. 60, p. 781. 9. И. Раш6a.
ПОЛ ЯРЫ (звёзды типа AM Геркулеса) — тесные двойные звёзды, характеризующиеся наличием значит, поляризации излучения, что и получило отражение в нх вазвании. Впервые этот эффект обнаружен С. Тапиа (S. Tapia) в 1976 у объекта AM Геркулеса.
