ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Элементарные возбуждения в полупроводниках и изоляторах. Экснтоны из "Теория твёрдого тела " Концепция магнонов как коллективных возбуждений без взаимодействия, конечно, только тогда применима к проблеме ферромагнетизма, когда намагничение слабо отличается от насыщения. Однако это не единственная интересная область. Заслуживает особого внимания как раз область вблизи температуры Кюри, выше которой исчезает спонтанное намагничивание. Поэтому в качестве дополнения к теории спиновых волн мы в этом параграфе покажем, что поведение ферромагнетика в этой области температур также может быть объяснено исходя из концепции обменного взаимодействия. Используемое для этого приближение называется приближением молекулярного поля. [c.170] Выражение (40.7) носит название соотношение Кюри и С—константа Кюри. Величину p, = gV ] (I называют эффективным числом магнонов. [c.172] Намагниченность, следовательно, пропадает при температуре Кюри. Выше этой температуры твердое тело парамагнитно. На рис. 52 показана полная температурная зависимость намагничения по уравнению (40.8) и сравнение с экспериментом. [c.173] Аналогичное рассмотрение возможно для антиферромагнетиков и ферримагнетиков. Вместо одного внутреннего вейссовского поля надо ввести различные внутренние поля для отдельных подрешеток. Мы не будем здесь приводить эти решения, которые не вносят ничего нового в общую теорию. [c.173] Модель, которая до сих пор была положена в основу изложения, рассматривает непосредственное обменное взаимодействие между локализованными спинами ближайших соседей. При этом предполагается, с одной стороны, что электроны иона решетки, которые вносят вклад в магнитный момент, достаточно связаны, так что ионы можно рассматривать как изолированные структурные единицы построенной решетки. С другой стороны, однако, предполагается, что ближайшие соседи настолько близки друг к другу, что имеет место заметное обменное взаимодействие. [c.174] Обменное взаимодействие между магнитными ионами изолятора часто распространяется на большие расстояния. Это происходит потому, что вкрапленный между ионами парамагнитный ион усредняет взаимодействие. Например, если два иона металла с незаполненной -оболочкой связаны кислородом (пример МпО), то каждый из -электронов вступает во взаимодействие с одним из пары р-электронов во внешней насыщенной р-оболочке кислорода. Так как направление спинов обоих р-электронов связано принципом Паули, то это приводит к эффективному взаимодействию между обоими -электронами (косвенный обмен). [c.174] Эта модель, конечно, является только первым шагом к пониманию ферромагнетизма металлов. Для более подробного ознакомления с теорией мы здесь можем только сослаться на литературу. В частности, мы не будем затрагивать вопроса о спиновых волнах, которые возможны и в этом случае. Однако интересный аспект ферромагнетизма электронов проводимости будет здесь еще упомянут. [c.177] В 12 и 41 мы изучали возбуждение пар в электронном газе. В обоих случаях возбуждение заключалось в выходе электрона из сферы Ферми. Этот выведенный электрон вместе с оставшейся в сфере Ферми дыркой и образуют возбужденную пару. [c.179] У свободного электронного газа занятые состояния в сфере Ферми и свободные состояния вне сферы Ферми находятся в непосредственной близости. Следовательно, возможны возбуждения пар с бесконечно малой энергией. Иначе обстоит дело в изоляторах (полупроводниках). Результаты, полученные в гл. IV, показали, что между основным состоянием (заполненная валентная зона и пустая зона проводимости) и первым возбужденным состоянием (электронно-дырочная пара) лежит энергия возбуждения запрещенной зоны. [c.179] Электрон в зоне проводимости и дырка в валентной зоне являются противоположно заряженными квазичастицами зонной модели. Между ними, следовательно, должно существовать взаимодействие. [c.179] В этой главе из основных уравненнй гл. I мы выведем возбуждение пар, называемое экатпном, и обсудим его основные свойства. Существенной концепция экситонов становится лишь при взаимодействии экситонов с другими элементарными возбуждениями, в частности при оптических явлениях, изложенных в гл. IX. [c.179] Из литературы по этим вопросам назовем монографию Нокса [71], статью Эллиотта и фон Хакена в [39] (фон Хакена также в [65.5]), дальше—соответствующие разделы из Андерсона [8], Хауга [11], Марадудина [49]. Многие из общих введений, указанных в литературе, содержат разделы, посвященные экситонам. [c.179] Вернуться к основной статье