ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Плазменные волны в твердых телах из "Теория твёрдого тела " В предыдущих главах рассматривались элементарные возбуждения в твердых телах, связанные с коллективными движениями нейтральных атомов, молекул или тяжелых ионов. Квантами этих элементарных возбуждений являются фононы. Рассмотрим теперь элементарные возбуждения, связанные с коллективным движением электронов относительно тяжелых ионов в твердых телах. Эти элементарные возбуждения обусловлены кулоновским взаимодействием между электронами п положительными ионами. Им соответствуют продольные волны, которые получили название плазменных волн. Кванты плазменных волн называют плазмонами. [c.90] Плазменные колебания не очень высоких частот возникают в металлах и полупроводниках, т. е. в твердых телах, имеющих слабосвязанные с ионами электроны. В основном состоянии электроны полностью компенсируют положительный заряд ионов и каждая элементарная ячейка кристалла нейтральна. Пусть Уо — среднее число электронов в единице объема кристалла, соответствующее такому нейтральному состоянию. Отклонение числа электронов V от среднего значения, Уо приводит к нарушению нейтральности и появлению электрических сил, восстанавливающих равновесие. Так возникают колебания плотности электронов относительйо среднего значения Уо. [c.90] Следовательно, сор соас и дисперсия плазменных волн очень мала. Относительное изменение со (Л) в пределах первой зоны Бриллюэна менее 10 . [c.93] Знак штрих у суммы указывает, что отсутствуют слагаемые / = I и к —0. [c.94] При выполнении неравенства (16.26) фазовая скорость плазмонов превышает максимальную скорость электронов. Поэтому переход энергии плазмонов в энергию движения отдельных электронов невозможен. Затухание плазмонов в твердом теле обусловлено взаимодействием с колебаниями решетки, с примесями и другими неоднородностями решетки. [c.96] Значение кс, определяемое (16.26), можно принять за верхнюю границу волновых векторов плазмонов ). Таким образом, волновые векторы плазмонов занимают центральную область зоны Брилл оэна объема ЫкЦЗ. Так как на долю одного вектора приходится объем (2я) /1/, то в кристалле может быть плазмонов. [c.96] Квадрат дебаевского радиуса экранирования Яд пропорционален средней энергии тепловых колебаний ионов и обратно пропорционален плотности Уо носителей тока, которая увеличивается при возрастании температуры. [c.98] Вернуться к основной статье