Поляроны

Однако в отличие от полупроводников во многих диэлектриках подвижность электронов и дырок чрезвычайно мала в сотни и даже в тысячи раз ниже, чем в полупроводниках. Столь низкие значения подвижности связаны с тем, что электроны находятся в этих веществах в связанном состоянии, образуя квазичастицы— поляроны. [c.273]

При сильном электрон-фононном взаимодействии область искажений может быть соизмерима с параметром а. Этот случай соответствует образованию полярона малого радиуса. Из-за сильного взаимодействия электрона с решеткой ПМР оказывается очень стабильным. За счет тепловых флуктуаций ПМР перемещается в кристалле прыжками , из одного полол<ения в другое. Если к диэлектрику прилол ено электрическое поле, то прыжки ПМР становятся направленными, т. е. возникает прыжковая проводимость. Подвижность ПМР чрезвычайно мала. Ее зависимость от температуры описывается выражением [c.274]

Рие. 1. Энергия и эффективная масса Ю1 полярона большого радиуса в функции константы связи а сплошные кривые — вариационный расчёт, штриховые — по формулам (4), (6). [c.80]

Полярон слабой связи. При а 1 свойства П. описываются с помощью теории возмущений, что приводит к ф-лам [c.81]

Электронная система Т. т. порождает и более сложные образования в полупроводниках—экситоны Ванье— Мотта и Френкеля и поляроны в сверхпроводящих металлах— куперовские пары (см. Купера эффект). Кроме того, по электронной системе Т. т. могут распространяться волны плазменных колебаний им соответствуют квазичастицы—п, Мз.ио ы (см. Плазма твёрдых тел). [c.46]

По С. И. Пекару, F-центр представляет собой локализовавшийся в кристалле электрон, на который, помимо правильного периодического поля кристалла, действует дополнительное поле, вы- званное поляризацией кристалла самим электроном, а также поле, связанное с отсутствием иона галоида в узле решетки. Иными словами, f-центр представляет собой полярон, осевший своим центром на вакантный галоидный узел решетки. [c.24]

Представления об F-центре, как о поляроне, локализовавшемся своим центром на месте отсутствующего иона галоида, [c.24]

Таким образом, кроме электронного механизма проводимости в диэлектриках может существовать также и другой механизм переноса заряда, получивший название поляронного. [c.273]

В зависимости от силы электрон-фононного взаимодействия могут образоваться поляроны большого радиуса (ПБР) или поляроны малого радиуса (ПМР). Если область искажения вокруг электрона значительно больше параметра элементарной ячейки а, то говорят о поляроне большого радиуса. ПБР образуется в том случае, когда электрон-фононное взаимодействие слабое. Искажения решетки при этом невелики и условия перемещения электронов (дырок) не очень сильно отличаются от условий движения свободных носителей. Однако при движении электрона вйесте с ним движется и вся искаженная область. Это приводит к значительному — в десятки раз — уменьшению подвижности. Подвижность ПБР определяется выражением [c.273]

В слабых электрических полях электронная электропроводность незначительна. Свободные электроны, которые попадают в диэлектрик, поляризуют некоторую окружающую их область диэлектрика. В результате вокруг электрона кристаллическая решетка искажается. Говорят, что вокруг электрона имеет место шуба , состоящая из поляризованной области диэлектрика. Электрон, окруженный поляризованной областью, называют поляроном. Если электроны перемещаются в электрическом поле, то перемещается и шуба , т. е. перемещается полярон. А это во много раз повышает эффективную массу электрона и скорость упорядоченного движения электрона уменьшается. Поэтому нронодимосгь за счет такого механизма перемещения электрона невелика. [c.139]

НОСИТЕЛИ ЗАРЯДА В ТВЕРДОМ ТЕЛЕ (носители тока) — подвижные частицы или квааичастицы, участвующие в процессах электропроводности. Перенос заряда в твёрдых телах может осуществляться движением электронов и дырок из частично заполненных зон (см. Зонная теория), ионов (диэлектрики), а также заряженных дефектов кристаллич. решётки — вакансий, межузельных атомов или примесей. Знак основных Н. з. в т. т. можно определить, напр., по знаку постоянной Холла (см. Холла эффект). Тип основных Н. э. в т. г. может меняться в зависимости от внеш. условий (напр., темп-ры) и предыстории образца (напр., облучения). В случае сильного электрон-фононного взаимодействия в электропроводность могут вносить вклад полярон . [c.363]

Локалкзованные состояния. Как и обычные полупроводники, П. п. могут быть легированы как донорами, так II акцепторами. Энергии локализованных примесных состояний в П. п. определяются не только кулоновским взаимодействием с потенциалом поля примесного центра, но и обменным взаимодействием с локализованными магнитными мо.чентами, расположенными внутри боровского радиуса примесного центра. Такое локализов. состояние наз. связанным магнитным поляроном. Вклад обменного взаимодействия в энергию локализов. состояния зависит от концентрации магн. ионов (т), темп-ры (Т) [c.33]

ПОЛЯРОН — носитель заряда (для определённости — электрон), окружённый (одетый) шубой виртуальных фононов, способный перемещаться вместе с ней по кристаллу. Электрон-фононное взаимодействие приводит наряду с обычным рассеянием электрона на фононах (см. Рассеяние носителей заряда) также к изменению энер-гетич. спектра электронов (поляронЕЫЙ эффект). Понятие П. введено С. И. Пека ром (1946), к-рый предложил первую модель П., основанную на взаимодействии электрона проводимости с длинноволновыми продольными оптич. фононами в ионных кристаллах [1]. Механизм этого взаимодействия электростатический. Продольные оптич. колебания ионной решётки (см. [c.80]

Рнс. 2. Магветофононный резонанс в энергетическом спектре полярона. Кривые 1 я 1 — циклотронная частота Ыс в функции магнитного поля н 2 — затухание Г состояния 1 за счёт испускания оптического фонона. [c.80]

Полярон сильной связи. При а > 1 поляризация решётки является статической, она создаёт потенциал, захватывающий электрон на локальный уровень, а электрон своим электряч. полем поддерживает поляризацию, т.е. возникающее состояние является самосогласованным, Ур-ние Шрёдингера для П. имеет вид [1—3] [c.81]

Полярон малого радиуса. Если т жр и связь сильна, то П. сосредоточен на 1—2 узлах кристаллич. решётки (П. малого радиуса). Такой П, (дырочный или электронный) взаимодействует препм. с КВ-фононами (акустическими и оптическими). Его энергия [/ где 3 — ширина разрешённой электронной зовы в кристалле с недеформнров. решёткой. Спектр П. имеет зонную структуру. Ширина поляронной зоны = = /з0хр(—5р), где 5р /йШр > 1, т, е. опа крайне узка, а ж столь же велика. [c.81]

ФЕРМИбН (ферми-частица) — частица или квазичастица с полуцелым спином. Ф. подчиняются Ферми — Дирака статистике. Ф. являются все барионы, кварки и лептоны. Связанная система, в к-рую входит нечётное число Ф., также есть Ф. Напр., атомное ядро с нечётным массовым числом, атом (ион) с нечётной суммой его массового числа и числа -глектронов. Примерами квазичастиц Ф. являются дырка и полярон. [c.284]

Квантовые эффекты наблюдаются и при достижении размеров, соизмеримых с радиусом других квазичастиц экситонов, магнонов, поляронов и т.д., что может проявляться в оптических и магнитных свойствах вещества, связанных с возбуждением эк-ситонных или магнонных состояний вещества. [c.47]

В соответствии с типом носителей заряда электропроводность диэлектриков можно классифицировать на электронную, при ко-то рой ток переносят отрицательно заряженные электроны или положительно заряженные электронные вакансии (дырки) полярон-пую, когда эти электроны и вакансии сильно связаны с кристаллической решеткой ионную, при которой ток переносят положительно заряженные катионы или отрицательно заряженные анионы (или ионные вакансии), а также молионную, если носителями являются заряженные группы молекул или даже макроскопические частицы. В случае положительного заряда молионов явление про- [c.41]

В диэлектриках эффективная масса электронов и дырок часто оказывается аномально высокой, в десятки и сотни раз превосходя величииу Шэф в металлах и полупроводниках. Дело в том, что свободные электроны в диэлектриках оказываются в частично связанном — поляроппом состоянии. Это явление характерно для ионных кристаллов, поскольку кулоновское взаимодействие особенно велико между электронами и ионами кристаллической решетки. Вследствие этого в окрестности электрона пли дырки происходит деформация кристаллической решетки, так что поляроиом называется область искаженной решетки вместе с электроном или дыркой, вызвавшей это искажение. Смысл этого термина заключается в том, что электрон (дырка) поляризует своим электрическим полем решетку диэлектрика и локализуется в области этого искажения. При этом локализация происходит, как правило, в весьма малом объеме (несколько элементарных ячеек) и на значительное время. Перемещение полярона в кристаллической решетке происходит за счет тепловых флуктуаций быстрым прыжком на соседний узел решетки, причем время самого прыжка намного меньше, чем время автолокализации. Вместе с электроном или дыркой при этом перемещается и искаженная область, что и объясняет повышение эффективной массы. [c.44]

Третьим важным аспектом явления электропроводности диэлектриков следует считать механизмы переноса заряда. Этот механизм называется дрейфовым, если большую часть времени носители заряда тратят на движение (в том числе и ускоренное движение в электрическом поле), а меньшую — на соударение, захват и рассеяние на других частицах. Дрейфовая скорость заряженных частиц под воздействием электрического поля обычно гораздо ниже, чем скорость их хаотического перемещения. Вторым важным механизмом следует считать прыжковый , о котором уже говорилось выше в связи с поляронной проводимостью. При этом механизме носители заряда большую часть времени находятся в локализованном состоянии и лишь незначительную часть времени тратят на движение — перескок на соседний узел кристаллической решетки. И наконец, возможен диффузионный механизм переноса заряда, при котором за счет беспорядочных хаотических движений носителей заряда выравнивается их концентрация в диэлектрике. При этом носители заряда перемещаются из области повышенной концентрации в область меньшей концентрации одинаковых частиц. [c.45]

Различные физические и физико-химические механизмы, приводящие к развитию в диэлектриках необратимых процессов — старения, пробоя и механического разрушения, — существенно различаются во времени. В случае, когда потеря электрической прочности происходит из-за быстрых электронных процессов (электронных лавин, освобождения поляронов, см. 3.1), необратимые процессы развиваются за время 10 с. При других механизмах диэлектрик выходит из строя за гораздо более длительные временные промежутки. Например, электротепловой пробой развивается за время 10 —10 с, т. е. гораздо медленнее, чем элект-ронный пробой. При этом механизме пробоя количество теплоты, выделяющееся в диэлектрике под воздействием электрического ноля за счет электронроводности и диэлектрических потерь, превосходит величину теплоотдачи в окружающую среду. В результате тепловой баланс диэлектрика нарушается, что приводит к потере тепловой устойчивости из-за повышения электропроводности диэлектрика с ростом температуры, перегреву и в конечном итоге — к пробою. [c.52]

Большое время релаксации, наблюдаемое при электронной поляризации, обусловленной тепловым движением, говорит о том, что эффективная масса электронов и дырок оказывается чрезвычайно большой. Обычно большое значение эффективной массы электрона свидетельствует о том, что он на.ходнтся в полярон-ном состоянии. Как правило, это состояние электронов и дырок появляется в диэлектриках с высокой инфракрасной поляризуемостью, в которы.х разность 8 —еопт оказывается значительной. [c.72]

Этот гамильтониан описывает так называемые поляронные эффекты. Так как примесный атом может вызывать заметное локальное искажение решетки кристалла, поляронные эффекты играют важную роль в квантовой диффузии. [c.414]

Другая гипотеза [2] была основана на экспериментально установленном факте наличия в окрашенных кристаллах щелочно-галоидных соединений стехиометрического избытка щелочного металла. Подробный анализ различных гипотез о природе f-центров содержится в монографии С. И. Пекара [41]. В настоящее время общепринята модель Де-Бура, согласно которой F-центр представляет собой электрон, локализованный в области вакантного узла решетки, в котором отсутствует ион галоида [14, 41]. Это предположение лучше всего согласуется со всей совокупностью имеющихся экспериментальных данных относительно центров окраски в щелочно-галоидных кристаллах. Де-Буровская модель F-центра была более уточнена и впервые теоретически рассчитана в работах G. И. Пекара [41 ] на основе разработанной им теории поляронов, в основу которой была положена идея Л. Д. Ландау и др. об автолокализации электронов. Электрон, находясь в локальном состоянии, своим электрическим полем диэлектрически поляризует кристалл, а поляризованный [c.23]

Так как радиус полярона в / -центре равен или лишь немногим превышает постоянную решетки, то модель С. И. Пекара по существу мало отличается от Де-Буровской модели F-центра, однако, на основе поляронной теории, разработанной С. И. Пекаром и его сотрудниками [41—47], впервые оказалось возможным дать количественный расчет принятой модели / -центра. С. И. Пекар показал, что спектр поглощения i -центров должен представлять собой серию линий конечной ширины, частоты которых определяются выражением [c.24]

Идея об автолокализации электронов легла в основу работ С. И. Пекара по теории поляронов и центров окраски в щелочно-галоидных кристаллах. Полярон представляет собой электрон, локализованный в созданной им самим поляризационной яме. Локализуясь в области вакантного узла отрицательного иона, он образует элементарный центр окраски. Метод эффективной массы, теоретически обоснованный Пекаром, позволил рассмотреть количественно энергетические состояния электронов в области дефектов кристаллической структуры в виде пустых анионных узлов и разработать количественную теорию центров окраски, вычислить кривую / -полосы поглощения и ее зависимость от температуры кристалла. Этот метод позволил также определить форму полосы поглощения, обусловленной /- -центрами, на основе модели, согласно которой F -центр представляет собой элементарный центр окраски, захвативший еще один электрон. [c.45]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...