Плазмонное возбуждение

Тот факт, что в стабильной области /г<С/гс невозможно возбудить плазмоны возбуждением частиц газа, означает также, что при обсуждении вопроса о возбуждении частиц в большинстве случаев можно не принимать во внимание эффекты плазмонов. Такие эффекты делаются существенными, если извне вводится достаточная энергия, как это имеет место при прохождении быстрых электронов через твердое тело. Быстрые электроны при прохождении через твердое тело претерпевают характеристические потери энергии, связанные с возбуждением плазмонов. [c.64]

Соотношение (7) выполнено при т < Тр, Условие возбуждения плазмонов можно записать в виде где i — длина свободного пробега носи- [c.602]

В разрешённых энергетич, зонах у П. характерные пики плотности электронных состояний обычно уже, чем в объёме, ввиду меньшего числа соседей у поверхностных атомов см, Плотность состояний). Коллективные электронные возбуждения (плазмоны) на П, имеют меньшую энергию, чем в объёме (в простейшем случае — в 1,/2 раза), и проявляются, нанр., в спектрах потерь энергии электронов, рассеянных в кристаллах. [c.654]

Процесс генерации неравновесных носителей быстрыми электронами носит многоступенчатый характер. Первичные электроны, взаимодействуя с твёрдым телом, теряют свою энергию в осн. на ионизацию атомов. Электроны, образующиеся в результате ионизации и оже-эффекта, могут обладать энергией, достаточной для осуществления последующих актов ионизации и создания электроннодырочных пар. Кроме того, в процессе торможения первичных и относительно быстрых внутренних вторичных электронов возможно возбуждение плазмонов, распад к-рых также сопровождается генерацией электронно-ды- [c.555]

Появляются аномалии поведения электронов, квазичастиц (фононов, плазмонов, магнонов) и других элементарных возбуждений, которые влекут за собой изменения физических свойств УД систем, по сравнению с массивными материалами. [c.9]

Концентрация Ag в Ar возрастает при переходе от кривой А к кривой F. Широкий пик поглощения в области % = 350 -г 400 нм обусловлен возбуждением плазмонов в частицах Ag [c.260]

Первый связан с возбуждением поверхностных плазмонов отдельных частиц, тогда как второй представляет собой возбуждение кол- [c.300]

О поляризации излучения можно судить по возбуждению плазмонов при частотах, соответствующих частотам колебания плазмы [220]. [c.185]

Наряду с рассеянием на усредненной периодической структуре возможны и другие механизмы взаимодействия излучения с кристаллом. Такое взаимодействие можно описать в рамках квантовомеханической теории. Квант излучения, падая на кристалл, создает или уничтожает возбуждения, подобные фонону, плазмону или экситону с соответствующей потерей или выигрышем энергии. Общим результатом такого взаимодействия является диффузное неупруго рассеянное излучение, составляющее фон дифракционной картины, и связанное с этим уменьшение интенсивностей резких брэгговских отражений от усредненной структуры. [c.256]

Возбуждение. электронов электронами — плазмоны [c.270]

Для некоторых металлов, таких, как А1 и Mg,. преобладающим электронным возбуждением является возбуждение коллективных колебаний, или плазмонов. При соударении с быстрым падающим электроном огромное множество почти свободных электронов может прийти в колебание с характеристической плазменной частотой. [c.270]

Для падающих электронов с большой энергией положение иное процессы, которые дают вклад в диффузное упругое и неупругое рассеяние, наблюдающееся на электронограммах, являются одновременно и основными процессами, приводящими к эффектам поглощения. Это возбуждение плазмонов, фононов и одноэлектронные возбуждения значительный вклад в отдельных случаях дает также рассеяние, связанное с ближним порядком или наличием дефектов. [c.281]

Распространение поверхностных волн можно использовать также для исследования физических свойств тонких пленок. В частности, в металлах возбуждение и анализ поверхностных волн, удерживаемых тонкими пленками, позволяет изучать параметры поверхностных плазмонов [10]. [c.155]

Трение и износ, учитывая взаимодействие частиц в потоковых структурах, которые формируются в подсистемах элементарных возбуждений (ЭВ), таких как колебания частиц, фотоны, плазмоны, дислокации, дисклинации и др., могут рассматриваться как фазовые пере- [c.334]

ПЛАЗМОН — квант плазменных колебаний (см. Плазма, Плазма твердых тел). П. — элементарное возбуждение (квазичастица) поля плазменных колебаний в том же смысле, в каком фотон — элементарное возбуждение электромагнитного поля или фо-пон — поля колебаний решетки кристалла. Теория плазменных колебаний электронного газа постоянной плотности (с равномерно распределенным нейтрализующим положительным зарядом) приводит к следующему выражению для частоты П. ш [c.28]

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]

Для дифракции электронов поглощение происходит в основном вследствие плазмонного возбуждения, которое дает вклад только в Цо. и теплового дис х )узного рассеяния, которое определяет значение 1 , спадающее не очень быстро с углом рассеяния [176]. Отношение к цо обычно невелико и эс )фект Боррмана неярко выражен [c.212]

Рассмотрим случай, когда функция поглощения ц(х, у) возникает из-за того, что некоторые электроны рассеиваются, не давая вклада в изображение. Часть из них теряет много энергии в процессах неупругсго рассеяния, так что их нельзя сфокусировать, должным образом в плоскости изображения. Для электронов, потерявших от 10 до20эВ своей энергии в результате плазмонных возбуждений или возбуждений отдельных атомных электронов, хроматическая аберрация объективной линзы будет дефокусировать изображение так, что для этих электронов наилучшее разрешение, достижимое в электронных микроскопах с напряжением 100 кэВ будет составлять от 10 до 20 A. Такое расфокусированное изображение будет добавляться к изображению в фокусе, которое образуется упруго рассеянными электронами. Таким образом, на получение изображения деталей образца, размер которых превышает 20 A, неупругое рассеяние не влияет. При получении изображения деталей, меньших 10 А, неупруго рассеянные электроны будут давать медленно изменяющийся ( с углом) фон, уменьшающий контраст. Это приведет к необходимости включить функцию поглощения при интерпретации изображения, возникающего благодаря упруго рассеянным электронам. [c.294]

ДИФРАКЦИЯ медленных электронов — дифракция электронов с эпергиями от десятков до сотен эВ один из осн. методов изучения структуры приповерхностных слоев монокристаллов толщиной нм. Толщина исследуемого слоя определяется глубиной проникновения электрона в кристалл без потери энергии. Электроны, используемые в методе Д. м. э., теряют энергию в осн. на образование плазмонов (ср. путь, проходимый медлеппы.м электроно.м между нос-ледоват. актами возбуждения плазмонов, составляет [c.668]

ЛИ взаимодействует с плазмой преломляется, отражается, поглощается и рассеивается. Осн. механизмы поглощения тормозное резонансное, связанное с возбуждением плазменных колебаши вблизи продольной (вдоль градиента плотности) компонентой электрич. поля ЛИ, возникающей при наклонном падении лазерного луча на. мишень аномальные (нелинейные, параметрические) процессы (напр., распад лазериого фотона на два плазмона). [c.562]

Оптические свойства. Для эл.-магн. воли оптпч. диапазона М., как правило, непрозрачны. Характерный блеск — следствие практически полного отражения света поверхностью М., обусловленного тем, что диэлектрическая проницаемость электронного газа 8 при оптич. частотах отрицательна. Диэлектрич. проницаемость М. е = Ей — о) ,/со , где ей — диэлектрич. проницаемость ионного остова, — плазменная (ленгмюровская) частота электронов. Плазменные частоты могут быть экспериментально определены по характеристич. потерям энергии быстрых электронов (с энергией при прохождении через металлич. плёнку. Они теряют энергию на возбуждение плазмонов — квантов колебаний электронной жидкости с частотой ljl (табл. 8), [c.119]

Соотношения (1), (2) справедливы для системы с произвольной реактивной нелинейностью. Они наглядно трактуются на квантовом языке. Знаменатели в (1), (2), умноженные на постоянную Планка k, дают энергию кванта на соответствующей частоте, так что [Ртп /Й(лгю + ЛШс)= т,п СТЬ ЧИСЛО квантов комби-нац. частоты. При этом величина mNfn n представляет собой число квантов частоты Юд, затраченных (Рщ п >0) или образованных (Р, < 0) при возбуждении к омби-нац. частоты. Поэтому соотношение (1) есть закон сохранения числа квантов. В соответствии с природой взаимодействующих ВОЛН М.— Р. с. означают сохранение числа фотонов, фононов, плазмонов, магнопов или др. взаимодействующих квазичастиц. [c.223]

Рис. 1. Закон дисперсии плазмонов в металле (жирная кривая). Заштрихованная область — одночастичные возбуждения вблизи Ус плазмо-ны сильно затукают.

В типичных металлах плазмоны — самые высоко-энергетич. возбуждения. Плазмоиы исследуют изме- [c.601]

Низкоразмерные системы. Наличие границ раздела изменяет картину плазменных явлений. Так, у границы проводник — вакуу.м возникает поверхностный нлазмон — возбуждение, затухающее в глубь среды, частота к-рого в 2 меньше частоты объёмного плазмона Шр. Дисперсия этих плазмонов определяется зависимостью частоты от двумерного волнового вектора, лежащего в плоскости поверхности. Поверхностный плазмой содержит наряду с продольной поперечную составляющую электрич. поля, нормальную к поверхности. [c.602]

Возникновение Э. п. обусловлено существованием не-прерывн010 спектра колебаний плазмы (см. Трансформация волн в плазме) и отражает наличие памяти на мик-роскопич. уровне системы о внеш. воздействии. Обращение процесса бесстолкновительной релаксации возбуждений, выявляющее эту скрытую память, происходит благодаря фазовой фокусировке мод непрерывного спектра. Диссипативные факторы (столкновения заряж. частиц, диффузия ленгмюровских плазмонов и др.), разрушающие память системы, ограничивают возможности наблюдения Э, п. В реальных условиях для обнаружения пространств. Э. п. необходимо, чтобы эффективная длина свободного пробега частиц плазмы значительно превышала расстояние от источника до точки возникновения Э. п. В случае временного Э. п. время между столкновениями частиц должно быть значительно больше интервала между импульсами, [c.647]

Э. п. в слаботурбулентнон бесстолкновнтельной плазме может возбуждаться на модах непрерывного спектра в отклике слабой турбулентности на внеш. воздействие. Возбуждение Э. п. в турбулентной плазме происходит в осн. аналогично изложенному выше. Напр., в случае пространств. Э. п. 2-го порядка первый источник, расположенный в точке 2 = 0, возбуждает на частоте 1] ионно-звуковую волну и порождает возмущение спектральной плотности плазмонов вида [c.648]

Велкер и др. 1765] исследовали спектры оптического поглощения матрично изолированных кластеров Li, Na, Si и Ge. Выбор щелочных металлов обусловлен двумя обстоятельствами. Во-первых, они обладают хорошо выраженным возбуждением поверхностных плазмонов в кристаллическом состоянии, что может быть использовано как критерий различия мажду молекулярными и микрокристаллическими спектрами поглощения. Во-вторых, простая электронная структура щелочных металлов позволяет выполнить относительно несложные вычисления методом молекулярных орбиталей. С другой стороны, знание структуры и электронной конфигурации кластеров Si, Ge [c.265]

Присутствие щели частот в спектрах NaBr Ag и Nal Ag находится в согласии с ожидаемой щелью частот для кристаллов NaBr и Nal, вычисленной из плотности фононных состояний. Поэтому предполагается, что граница между кристаллом и коллоидной частицей каким-то, пока неизвестным, образом включается в процесс рассеяния света. На эти возмущенные фононы налагаются локализованные моды, особенно в Nal Ag, где наблюдаются пики при частотах выше частоты oi обрезания фононного спектра Nal. Не исключено, что зти пики обусловлены химической связью атомов Ag и анионов поверхности кристалла. Увеличение интенсивности рамановских линий, когда длина волны лазерного излучения совпадает с пиком поглощения частиц, показывает, что в процессе рассеяния света принимают участие поверхностные плазмоны, которые осуществляют перенос возбуждения от металла к ионам поверхности кристалла. [c.310]

Хотя проблемы, связанные с прохождением электрического тока через островковую металлическую пленку, лежат вне сферы затрагиваемых нами вопросов, тем не менее представляет интерес наблюдение свечения отдельных центров островковой пленки Ag весовой толщиной 60—80 А при подаче на нее напряжения 20—30 В [1003]. Ранее было показано, что излучение, возникающее в островковых пленках Ag при электронной бомбардировке, обусловлено радиационным распадом поверхностных плазмонов частиц (рис. 139, кривая 2) [1004]. В спектре излучения, возбуждаемом прохождением электрического тока через пленку, плазменные пики (>n=313G А и 3500 А) выражены слабо по сравнению с доминирующей полосой в области ближнего ИК-света (рис. 139, кривая 1). Это объясняли тем, что только малая часть неравновесных электронов имеет энергию, достаточную для возбуждения плазмонов. Появление максимума при Я =6700 А связывали с неупругим туннелированием неравновесных электронов из частицы в частицу и с отражением этих электронов от потенциального барьера внутри частицы. [c.311]

В магнетиках тепловое возбуждение магнитной решетки приводит к появлению спиновых волн, кванты которых называются магнонами. Аналогичным образом квантование плазменных колебаний рождает плазмоны. Фононы, магноны, плаз-МОНЫ обладают энергией (определяемой по формуле Планка) и импульсом и представляют собой элементарные возбуждения кристалла — квазичастицы, которые не могут самостоятельно существовать вне кристалла в -отличие от фотонов. Электроны в металлах, называемые свободными , также представляют собой квазичастицы. Вследствие взаимодействия с решеткой-они обладают эффективной массой, которая может быть существенно больше или меньше массы свободного электрона, и квазиимпульсом, изменяющимся на величину, пропорциональную вектору обратной решетки. В кристаллах существует и ряд других ,..онов — кЁазичастиц, имеющих ряд общих черт. Поэтому можно ввести понятие обобщенного возбуждения [c.111]

В случае рентгеновских лучей основной вклад в поглощение происходит за счет возбуждения электронов внутренних оболочек атомов, и, таким образом, за исключением непосредственной близости длин волн падающего пучка и края полосы поглощения, вклад этот очень незначительно зависит от того, соединены ли атомы в молекулы или образуют жидкость или твердое тело. В случае электронов, однако, в наиболее важных процессах неупругого рассеяния принимают участие наружные электронные оболочки, и энергетические потери лежат в пределах от О до 50 эВ. Таким образом, коэффициенты поглощения сильно зависят от природы связи или ионизации атомов. Для твердых тел важный вклад в коэффициент поглощения создается за счет рассеяния на плазмонах, за счет обра- [c.92]

Теорию возбуждения плазмонов дали Пайне и Бом (см. [134, 336—338]). Ричи [347] ввел понятие поверхностного плазмона, возникающего на границе твердых тел он обладает меньшей энергией и важен для дифракции на очень малых кристаллах. Обзор теории и экспериментальных результатов дал Рэтер [344]. [c.271]

Только для сравнительно небольшого числа металлов, включая Л1 и М , четко выраженные плазмонные потери преобладают в спектре энергетических потерь. Для большинства металлов, полупроводников и изоляторов спектр энергетических потерь является сложным он состоит из случайных пиков, которые можно приписать возбуждению плазмонов, и сильных резких или размытых полос, которые обычно связывают с одноэлектронными возбуждениями, хотя такие ассоциации с определенными процессами возбуждения электронов кристалла в лучшем случае являются весьма неопределенными. [c.272]

Сложение амплитуд, подобное (12.35), послужило основой подробных расчетов Дойля [119], проведенных на основе л-волновой теории интенсивностей плазмонного рассеяния в тонких кристаллах А1, ориентированных так, что возбуждался только систематический набор отражений hhh. В согласии с экспериментальными наблюдениями Дойль показал, что при возбуждении сильного отражения 111 диффузное рассеяние обнаруживает тенденцию к исчезновению в области между сильными пучками ООО и 111 (см. также [214]). Кроме того, в согласии с экспериментом он рассчитал форму полос равной толщины, полученных с помощью пучков электронов [c.277]

Хотя уравнения (12.38) —(12.41), может быть, не совсем приемлемы для квантовых процессов, тем не менее они дают представление о форме коэффициентов поглощения, которой следует ожидать в важных случаях. При возбуждениях плазмонов отклонения от среднего потенциала имеют длину волны порядка сотен ангстрем с незначительной или нулевой модуляцией периодом решетки. Соответственно вклад в Ai(u) ограничен брэгговским пиком при и =0. Такая модель, как и более строгие теории, дает равномерное поглощение цР (= AfP(O)), обратно пропорциональное средней длине свободного пробега для возбуждения плазмона она дается Ферреллом [134] в виде [c.284]

Здесь различаются возбуждения плазмонных колебаний и атомных электронов. — Прим. ред. [c.320]

Рис. 3.38. Применение цилиндрических призм для возбуждения поверхностных плазмонов. Конфигурации а и б называются системами соответственно Отто и Кретчманна.

Первым, кто предположил, что аномалии Вуда соответствуют возбуждению поверхностных волн на решетке, был Фано. Исследователи, занимавшиеся поверхностными плазмонами (см. конец гл. 3), разработали другой подход к решению этой задачи. В качестве нулевого приближения ими рассматривались плазмоны на плоской поверхности, затем при вычислении вероятности возбуждения поверхностных плазмонов они включали возмущение, обусловленное штрихами решетки. Подробное рассмотрение различных походов можно найти в книге под редакцией Пти [18] ив статье Хесселя и Олинера [20]. В последней работе дифракционная решетка рассматривалась как плоская поверхность с периодическим поверхностным импедансом. [c.451]

В процессах взаимодействия сильных полей с твердыми телами могут в одном резонансном процессе рождаться или уничтожаться одновременно несколько фотонов и квазичастиц в различных модах [4.-22]. Такое явление можно использовать для единого описания нелинейных процессов, в которых устанавливается взаимосвязь различных участвующих во взаимодействии возбуждений (например, экситонов, поляритонов, плазмонов) между собой и с принимающими участие в процессах фотонами. Следует отметить, что в этой области проводятся интенсивные теоретические и экспериментальные исследования [4.-23—4.-25]. Двухфотонное поглощение и генерация фотонов на суммарной частоте могут быть связаны с объединением двух поляритонов, т. е. с процессом их слияни-я. Вновь возникшая частица может быть чистым экситоном электронов твердого тела или поляритоном. При исследованиях были получены данные об угловой и частотной зависимостях процесса слияния поляритонов, об относительном количестве участвующих в этом процессе поляритонов и о свойствах результирующих поляритонов. [c.489]

В выражении для 5 остается оценить плотность энергии плазменных колебаний в состоянии пучковой неустойчивости. Естественно предположить, что (Л /У)р /гсор (йг/йур) . Ю здесь неравновесная плотность числа плазмонов отличается от равновесной множителем 10 . Последнее обстоятельство мы связываем с разницей в величинах плазменного сопротивления в кристаллах в случае их термического возбуждения и возбуждения пучком. В соответствии для Ш полагаем Г —10°К, а для скорости плазмонов Vp u, исходя из условия резонансного взаимодействия плазменных волн с электронами пучка. [c.350]

Спектр энергии электронов с первоначальной энергией 45 кэв после прохождения через алюминиевую пленку толщиной 15 мкг/см . Правый пик представляет ялектроны, не испытавшие потерь энергии. Другие пики с интервалами— 15 эв соответствуют возбуждению плазмонов, [c.28]

В книге излагаются основные теоретические представления об элементарных коллективных возбуждениях фононах, плазмонах, магнойах и экситонах, возникающих в твердых телах и появляющихся в различных явлениях при взаимодействии с фотонами и между собой. Изложение основных глав книги базируется на использовании современного математического аппарата квантовой теории твердого тела — функций Грина, корреляционных функций, метода матрицы плотности и др. Для чтения книги не требуется предварительного знания этих методов. Они излагаются непосредственно в книге. Необходимы знания в области математики и теоретической физики в объеме обычных университетских курсов. [c.7]

Возбуждение плазменных волн. Энергия плазмонов велика, поэтому они не возбуждаются при нагревании. Возбуждение плазмонов осуществляют быстрыми электронами (порядка нескольких киловольт), проходящими через тонкие ( 100А) пленки. При прохождении быстрых электронов через пленки бериллия, магния, алюминия они теряют энергию йсор, 2й(0р,. .. в соответствии с числом плазмонов, которые они возбудили. При этом наблюдаемая плазменная частота хорошо совпадает с вычисленной при учете валентных электронов (два в Ве и М и три в А1). В некоторых металлах и неметаллах (С, 51, Ое,. ..) электроны вобуж-дают по одному плазмону. В углероде, кремнии и германии плазменная частота также определяется валентными электронами (по четыре на атом). В металлах Си, P g, Аи и многих других переходных металлах в плазменных колебаниях наряду с валентными принимают частичное участие и другие электроны. В табл. 8 приведены значения энергии плазмонов для некоторых твердых тел. [c.98]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...