Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Смит Р. -> "Полупроводники " -> 192

Полупроводники - Смит Р.

Смит Р. Полупроводники — М.: Мир, 1982. — 560 c.
Скачать (прямая ссылка): poluprovodniki1982.pdf
Предыдущая << 1 .. 186 187 188 189 190 191 < 192 > 193 194 195 196 197 198 .. 219 >> Следующая

в полярных полупроводниках.
Теперь кратко рассмотрим поляритоны. Для начала рассмотрим взаимодействие
фотонов с ТО-модой колебаний решетки. Как мы уже видели, энергия A to для
ТО-моды вблизи к=0 слабо зависит от величины k и поэтому на рис. 14.1 ю
представлена в виде горизонтальной линии. С другой стороны, для <)ютона ю
равна ?с/е'/" (здесь мы используем к в качестве волнового вектора как
фотона, так и фонона). Кривые дисперсии фотона и фонона пересекаются при
ojo/c. Если фотон и фонон могут взаимодействовать
между собой, то согласно квантовой механике, эти кривые на самом деле не
пересекаются, а ведут себя так, как показано пунктиром на рис. 14.1. Для
малых и больших величин фотон и фонон ведут
498
14. Некоторые специальные вопросы
Рис. 14.2. Иллюстрация взаимодействия фотона с ТО- и LO-фоионами в
полярном кристалле.
Пунктиром показана дисперсионная кривая для поляритона,
себя независимо друг от друга, но вблизи Л=е1/.(c)то/с они сильно
взаимодействуют и образуют то, что мы называем поляритоном.
В действительности рис. 14.1 представляет собой очень сильное упрощение
ситуации, реально встречающейся в сложных полярных полупроводниках, так
как при к=0 существуют два различных оптических фонона, ТО- и LO-фононы.
Ситуация, которая обычно имеет место в кристаллах с ионной связью,
проиллюстрирована на рис. 14.2, на котором вследствие соотношения Лиддана
- Закса - Теллера (см. разд. 8.3) ш1о=штое"/еъ. где eh и е, - это высоко-
и низкочастотные диэлектрические проницаемости. При малых величинах k
имеем фотон и LO-фонон, которые почти не взаимодействуют. При больших
величинах k имеем фотон и ТО-фонон, и в этом случае взаимодействие опять
же мало.
Однако если Ас/е'/* близко к (c)то или к (c)Lo, то имеет место сильное
взаимодействие и, как следствие, две различные частоты полярито-нов для
данной величины k.
Таким образом поляритон отражает изменение показателя преломления в
интервале между частотами (c)то и (c)lo, которое приводит к сильному
отражению и поглощению, связанному с частотой остаточных лучей, что
обсуждалось в разд. 8.3. Используя понятие поляритона, Миллз и Бурштейн
[24] дали простой и изящный вывод соотношения Лиддана - Закса - Теллера,
а также нашли его
14. Некоторые специальные вопросы
499
Рис. 14.3. Иллюстрация взаимодействия фотона и свободного экситона с
образованием поляритоиа.
Пунктиром показана кривая дисперсии для поляритоиа.
связь со степенью ионности кристалла. Они получили дисперсионное
соотношение для поляритоиа в виде
"¦=И^+"ь+ч)±Ж-""то-"".)ч
+^]'Ч (14.1)
при этом
(c)lo = (c)то + = ('Jjj') (r)*о" (14.2)
где (c)р-ионно-плазменная частота, равная е* (ср. ур.
(10.45)), е*-эффективный заряд иона, М, - приведенная масса, а N -
концентрация ионов.
Взаимодействия фотонов и фононов с образованием полярито-нов, а также
взаимодействие с магнитными возбуждениями довольно подробно рассмотрели
Миллз и Буриггейн [241.
Другим видом возбуждения, который взаимодействует с фотоном, является
экситон. Движение центра масс экситона описывается параболической кривой
дисперсии, как показано на рис. 14.3. Пунктирные кривые отвечают
дисперсионному соотношению для поляритоиа. Распад таких поляритонов
обсуждал Хопфилд (1251, стр. 77). Нижняя часть дисперсионной кривой
проявляется в виде излучения с длиной волны, превышающей низкочастотную
границу
500
14. Некоторые специальные вопросы
излучения свободного экситона. Тэйт и др. [261 наблюдали это излучение в
CdS при 12К.
Между фотонами и возбуждениями кристалла возможно множество других
взаимодействий, включая плазменные колебания (плаз-моны) и поверхностные
волны. Многие из них были идентифицированы при помощи рассеяния света
типа комбинационного рассеяния, при котором энергия поляритона либо
вычитается из энергии рассеянного светового кванта, либо складывается с
ней (см., например, разд. 14.7, 1271). Вопрос подробно обсуждается в
серии статей, опубликованных в сборнике [28].
Существуют и другие взаимодействия подобного рода. Одно из них аналогично
поляритону, однако включает в себя электромагнитное излучение (обычно в
микроволновой области спектра), свободные электроны или дырки и
оптические фононы. Эго взаимодействие между циклотронным резонансом и
оптическими фононами. При приближении частоты циклотронного резонанса к
частоте длинноволнового оптического фонона между ними возникает сильное
взаимодействие. Этот эффект проявляется в виде расщепления линии
циклотронного поглощения, а также в виде резкого уширения этой линии.
Простое теоретическое описание этого интересного явления и обзор
экспериментальных результатов сделал Уоллис [29].
Взаимодействие между фононами и плазмонами также изучалось с помощью
метода комбинационного рассеяния света. Эго интересное взаимодействие
описали Макуортер (1301, стр. 350), а также Платцман и Вольф [31].
14.4. Сильнолегированные полупроводники
В течение многих лет основные усилия в приготовлении полупроводников для
Предыдущая << 1 .. 186 187 188 189 190 191 < 192 > 193 194 195 196 197 198 .. 219 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed