Экситонная фаза

Для электронно-дырочной жидкости характерно наличие определ. равновесной плотности р, (jQ и устойчивой резкой границы, отделяющей её от газовой фазы Э. с плотностью рг(Т)- р,(7 . В отличие от обычной электроннодырочной плазмы (см. Плазма твёрдых тел) или экситонного газа, электронно-дырочная жидкость не расплывается по всему образцу, а занимает лишь ограниченный объём. [c.502]

Жидкая фаза представляет собой не просто систему из плотноупакованных экситонов, хотя ее плотность щ примерно соответствует (В германии [c.145]

Большое число молекул в ячейке обусловливает, по-видимому, перекрывание экситонных полос, вследствие чего давыдовское расщепление в спектре твердой фазы не наблюдается. [c.232]

Образование новой фазы со сверхструктурой как промежуточное состояние, возможное в полуметаллах с перекрывающимися зонами (экситонный изолятор), обсуждается Гальпериным и Рейсом [101.21]. [c.53]

В последнее время возник интерес к возможности существования новой фазы в твердых телах, называемой экситонный изолятор [421 ). Представим себе полупроводник с малой запрещенной зоной. [c.186]

Данные рис. 5 цоказывают наличие трех основных экситонных фаз в кремнии. Здесь представлена температурная зависимость спектров излучения люминесценции, исходящего из деформационной потенциальной ямы. При самых высоких температурах (верхняя кривая) в кристалле существуют главным образом свободные экситоны. Их спектр люминесценции имеет температурное уширение. При понижении температуры возникают экеитонные молекулы. И наконец, при самых низких температурах появляется единственный широкий максимум, сдвинутый в сторону еще более низких энергий. Этот максимум отвечает фазе электрон-дырочной жидкости. Она характеризуется энергиями связи порядка I мэВ относительно распада на свободные экситоны и энергией Ферми (рассчитанной по ширине максимума) около 10 мэВ. Убедительным свидетельством в пользу существования перехода газ — жидкость явилось измерение зависимости объема газа в потенциальной яме (вычисленного по площади светлого пятна на рис. 1) от температуры при ее понижении одновременно с появлением максиму-мау отвечающего, электрон-дырочной жидкости на рис. 5, происходило резкое сокращение объеМа. [c.145]

Цель данной статьи состояла в том, Чтобы ввести неспециалистов в круг основных проблем и понятий, существующих в физике экситонного вещества в полупроводниках. Представленная здесь информация лишь в малой степени раскрывает проблематику обширной науки об экситонах, которой специалисты по физике твердого тела занимаются в течение нескольких по следних десятилетий. Я сконцентрировал свое внимание на проблеме макроскопического движения и термодинамических свойств экситонных фаз —экситонов, биэкситоиов и электрон-дырочной жидкости в кремнии и германии, исследуемых спектроскопически-ви-зуализационными, методами. В приведенной ниже литературе можно найти описание многих других экспериментальных методик, а также изложение истории данного вопроса. [c.152]

Экситонная фаза 199 Экситонные переходы 199 Экситонный механнам сверхпроводимости 328 [c.520]

ГОРЯЧАЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ — испускание света квантовой системой (молекулой, твёрдым телом), находящейся в возбуждённом электронном состоянии, в ходе установления теплового равновесия с окружаюн(еи средой (обычная люминесценция происходит при тепловом равновесии системы с окружающей средой). Г. л, испускается при переходах с высоких электронных уровней энергии (заселяемых при возбуждении) в обычной люминесценции они играют су1цеств. роль лишь при высоких темп-рах. Г. л. испускают молекулы (н парах и в конденсиров. фазе) и экситоны в полупроводниках. [c.517]

Конденсированная фаза образуется в результате коллективного взаимодействия экситонов или неравновесных ЭДП при увеличении их плотности. При этом полная энергия состоит из 3 частей кинетической, обменной и корреляционной энергий. Кинетич. энергия системы представляет сумму кинетич. энергий электронов и дырок, каждая из к-рых пропорциональна соответствующим плотностям в степени 2/3. Обменная энергия является следствием прии-1шпа Паули, согласно к-рому расстояние между одинаковыми частицами должно увеличиваться. Это приводит к уменьшению кулоновского отталкивания и, следовательно, к отрицат. вкладу в энергию. Обменная энергия электронов и дырок пропорциональна соответствующим плотностям в степени 1/3. Корреляц. энергия, по определению, учитывает всё, что не входит в первые 2 части определяется корреляцией в движении и пространств, распределении частиц относительно друг друга, приводящей к уменьшению кулоновского отталкивания частиц с одинаковым зарядом. Корреляц. энергия отрицательна и зависит от концентрации частиц. При Г=0 К зависимость полной энергии от концентрации имеет минимум, к-рый определяет энергию осн. состояния и равновесную плотность частиц в конденсированной фазе. Э.-д. ж. стабильна по отношению к экситонам, если энергия осн. состояния ниже энергии связи этих квазичастиц. [c.556]

Образующаяся конденсированная фаза—Э.-д.ж.— представляет собой систему макроскопически большого числа частиц, связанных внутр. силами взаимодействия. Она обладает определ. равновесной плотностью (концентрацией ЭДП) 1 и устойчивой резкой границей с газовой фазой. От обычной электронно-дырочной плазмы и газа экситонов Э.-д. ж. отличается тем, что не имеет тенденции расплываться по всему образцу, занимает лишь огранич. объём Vyjrii, где Ny —полное число частиц в жидкой фазе. Если концентрация генерируемых ЭДП недостаточна, чтобы Э.-д. ж. заполнила весь объём образца (это условие реально всегда выполняется), она существует в виде сферич. ЭДК. [c.557]

И темп-ры. Для системы неравновесных носителей в полупроводниковых кристаллах удобнее на плоскости переменных воспользоваться зависимостью ср. концентрации ЭДП n — NjV в возбуждаемом объёме V от темп-ры Т. В интервале темп-р ниже критической Г.р в правой части диаграммы (область G) носители существуют в виде слабо ионизованного экситонного газа. Слева от заштрихованной части—область L пространственно однородной Э.-д. ж. Заштрихованная область ограничивает значения параметров, при к-рых происходит расслоение на две фазы— ЭДК с равновесной плотностью ЛГ), окружённые газом экситонов, биэкситонов и свободных носителей с равновесной плотностью (Г). При Г,р исчезают различия между газом и жидкостью, и уже ни при каких плотностях п не происходит фазовый переход, т. е. увеличение концентрации неравновесных носителей при увеличении уровня возбуждения происходит непрерывным образом. Значение определяется энергией связи частиц в Э.-д.ж. Величина Г р, определённая из многочисл. экспериментов, составляет ок. 6,5 К для Ge и 28 К для Si. Т. о., в этих полупроводниках Э.-д.ж. может существовать лишь при низких темп-рах. Осн. параметры конденсированной фазы и области её существования имеют следующие порядки величин а Aif lOfer.p, т. о., ср. расстояние между частицами в Э.-д. ж. ае а ср. энергия связи на одну ЭДП [c.557]

Результаты многочисл. детальных теоретич. и эксперим. исследований условий образования Э.-д.ж,, фазовых диаграмм, кинетики конденсасщи экситонов и необычных свойств конденсированной фазы приведены в ряде обзоров [c.557]

Установлено, что из-за отсутствия тяжёлой частицы в экситоне (и соответственно больших амплитуд нулевых колебаний) связь экситонов в биэкситоне оказывается весьма слабой. По теоретич. оценкам, подтверждённым экспериментом, при различии масс электрона и дырки в пределах одного порядка энергия диссоциации биэкситона Этим обстоятельством объясняется то, что Э.-д.ж. в полупроводниках, в отличие от жидкого водорода, не является молекулярной жидкостью, а, подобно жидким щелочным металлам, имеет вид атомарной метал-лич. жидкости, в к-рой не существует ни экситонных молекул, ни экситонов, а электроны и дырки полностью делокализованы и свободны, подобно электронам в металлах. Они могут перемещаться независимо друг от друга внутри объёма, занимаемого Э.-д.ж., и покидают этот объём, если им сообщается дополнит, энергия, превышающая т. н. работу выхода. Кроме того, и электроны, и дырки оказываются вырожденными во всей области существования конденсированной фазы. Т.о., Э.-д.ж. является вырожденной двухкомпонентной ферми-жидкостью. Другим важным следствием отсутствия в Э.-д.ж. тяжёлых частиц является то, что такая жидкость не кристаллизуется, т. е. не [c.557]

Основой механосинтеза является механическая обработка твердых смесей, при которой происходят измельчение и пластическая деформация веществ, ускоряется массоперенос, а также осуществляется перемешивание компонентов смеси на атомарном уровне, активируется химическое взаимодействие твердых реагентов [103—105]. В результате механического воздействия в приконтактных областях твердого вещества создается поле напряжений. Релаксация его может происходить путем выделения тепла, образования новой поверхности, возникновения различных дефектов в кристаллах, возбуждения химических реакций в твердой фазе. Преимущественное направление релаксации зависит от свойств вещества, условий нагружения (мощности подведенной энергии, соотношения между давлением и сдвигом), размеров и формы частиц. По мере увеличения мощности механического импульса и времени воздействия происходит постепенный переход от релаксации путем выделения тепла к релаксации, связанной с разрушением, диспергированием и пластической деформацией материала и появлением аморфных структур различной природы. Наконец, каналом релаксации поля напряжений может быть химическая реакция, инициируемая разными механизмами, такими как прямое возбуждение и разрыв связи, которые могут реализоваться в вершине трещины, локальный тепловой разогрев, безызлучательный распад экситонов и др. [c.38]

Образование вакансий в решетке, или вакаисионное заполнение узлов, можно рассматривать как образование пар атом — вакансия. Подобные пары ведут себя аналогично электронно-дырочным парам, образуюш им при низкой плотности экситонный бозе-газ, а при высокой — две смешанные ферми-жидкости, т. е. при малой концентрации атом-вакансионных пар в кристалле существует атом-вакан-сионный бозе-газ. При концентрации вакансий выше критической он конденсируется в фазу с фермиевскими свойствами вакансий и атомов. Дальнейшее, увеличение концентрации (плотности) пар должно приводить к образованию разупорядоченной системы (жидкости). [c.12]

Если мощность источника постоянна, то связь между и iV легко получить из кинетических уравнений для числа пар внутри атом-вакансионной фазы и числа связанных нар вне ее подобно il76] для электронно-дырочных пар и экситонов. При этом используется условие сохранения атом-вакансионнЫх пар [c.12]

Первое слагаемое в правой части (4) учитывает потери на распад связанных пар со временем жизни т, а второе — распад атом-вакансионных состояний со временем жизни То, п — число связанных пар, У о — число атом-вакансионных нар в аналогичной фазе. Таким образом, атом-вакансионное состояние — это неравновесное макро-екопическое состояние системы. И механизм его образования подобен образованию экситонной материи [91]. [c.12]

Критический рост концентрации свободных носителей заряда и температурный гистсрезис при переходе из диэлектрической фазы в маталлическую мо-Г 1 быть, 67,ЯС СБЫ п молели экситонного диэлектрика. Как было показано Моттом, электронный спектр кристалла с небольшим перекрытием двух зон подобен полуметаллу, что способствует локализации электронно-дырочных пар в виде экситонов. Их образование в кристаллической решетке повышает поляризуемость, электронная составляющая которой пропорциональна кубу рассто-Я1 ия электрона от положительного заряда. С изменением поляризуемости изменяется и фонониый спектр кристалла, поскольку возрастает его диэлектрическая проницаемость. [c.117]

В те несколько микросекунд, которые проходят от момента рождения связанной электрон-дырочной пары лазерным излучением до ее исчезновения в результате рекомбинации, это образование, так называемый экситон, ведет себя очень активно. Как и отрицательные и положительные заряды, из которых они формируются, экситоны обладают высокой подвижностью, идет ли речь о движении под действием внешних СИД йли просто о тепловом движении, И подобно свободным атомам, они связаны кулоиовским притяжением, имеют дискретные энергетические уровни и могут, соединяясь с другими экситоиами, образовывать молекулы и даже конденсироваться в со стояние типа жидкости. В полупроводниковых кристаллах типа кремния все это происходит при температурах ниже 30 К, а при более высоких температурах экситоны, слабо связанные нейтральные частицы, легко ионизуются, превращаясь в свободные электроны и дырки. За последние два десятилетия экситон-ными фазами занимались многие физики, и в ходе таких исследований обнаруживаются все новые и новые интересные явления. [c.125]

Один из новых методов исследования экситонов и их состояний основан на визуализации испускаемого ими люминесцентного излучения. На рис. 1 представлена фотография движения экситонов к потелцналь-ной яме, создаваемой деформацией в кристалле кремния. Экситоны проходят миллиметровые расстояния, хотя их время жизни измеряется микросекундами. Количественные эксперименты на этой системе показали, что подвижность экситонов в ней чрезвычайно высока, и позволили исследовать их химическую кинетику по переходам в другие фотовозбужденные состояния. Свойства этих низкотемпературных экситон-ных фаз отражают фундаментальные особенности электрон-электронного и электрон-фононного взаимодействия в полупроводнике, [c.127]

Энергетическое расстояние менеду соответствующими уровнями СНаС] и СНаВга в твердой фазе составляет 86.80 10" эв. Ширину экситонной [c.283]

При исследовании свойств систем экситонов следует учитывать, что из-за их взаимодействия (взаимное экранирование) меняется и энергия связи экситонов. В системах экситонов большого радиуса из-за притяжения между экситонами при больших плотностях и низких температурах возможно образование металлизированных капель. На это обстоятельство впервые обратил внимание Келдыш с сотрудниками [267]. Переход экситонов в такое металлическое состояние исследовался Асииным и Рогачевым [268, 269] в кристаллах германия. Они показали, что конденсация экситонов в капли происходит только при плотности экситонов, превышающей 10 сж . По мере роста концентрации число капель быстро растет, а газовая фаза — свободные экситоны — постепенно исчезает. [c.327]

Исследования О. а. показали, что для её объяснения существен учёт изменения поля световой волны на расстояниях порядка размеров а молекулы (иона) в-ва (см. Пространственная дисперсия). (При описании многих других оптич. явлений таким изменением можно пренебречь, т. к. а/Х —Ю , но как раз этот параметр определяет различие между и п .) Теория О. а. мол. паров в рамках классической электронной теории была разработана в 1915 нем. физиком М. Борном и независимо от него швед, физиком К. В. Озееном, к-рые показали, что наряду с асимметрией молекул следует учитывать несинфазность микротоков, наведённых полем световой волны в разных участках молекул (при всей малости а/Х). Квант, теорию О. а. паров построил в 1928 бельг. учёный Л. Розенфельд. И в этой, более строгой с позиций совр. науки, теории рассматриваются процессы, связанные с конечным размером молекул (происходящие на расстояниях а). Для объяснения О. а. оказалось необходимым учитывать вз-ствие электрич. и магн. дипольных моментов, наведённых в молекуле полем проходящей волны. Теория О. а. мол. сред, активных лишь в крист, фазе, тесно связана с теорией экситонов, так как О. а. таких в-в определяется хар-ром волн поляризации в этих кристаллах. О теории наведённой О. а. см. Магнитооптика, Фарадея эффект. [c.495]

При малых концентрациях Э. ведут себя в кристалле подобно газу. При больших концентрациях становится существенным их вз-ствие и возможно образование связанного состояния двух Э.— экситонной молекулы (би-экситона). При достижении нек-рой критич. концентрации (зависящей от темп-ры) в ПП происходит сжижение экситопного газа — образование относительно плотной электронно-дырочной фазы (электронно-ды-рочных капель), обладающей металлич. св-вами. При этом расстояние между ч-цами порядка радиуса Э. Электронно-дырочные капли обладают высокой плотностью (при малой средней по объёму концентрации Э.), большой подвижностью в неоднородных полях. [c.861]

ЭЛЕКТРОННО-ДЙРОЧНАЯ ЖЙДКОСТЬ, конденсированное состояние неравновесной электронно-дырочной плазмы в полупроводниках (см. Плазма твёрдых тел). Э.-д, ж. образуется, когда концентрация носителей заряда — эл-нов проводимости и дырок (свободных или связанных в экситоны) — превышает нек-рое, зависящее от темп-ры, критич. значение кр(Л- Эта концентрация легко достигается с помощью инжекции носителей, освещения и т. п. При достижении Пкр в системе носителей происходит фазовый переход, подобный переходу газ — жидкость, в результате к-рого она расслаивается на две фазы капли относительно плотной Э.-д. ж., окружённые газом экситонов и свободных носителей. При этом плотность и крист, структура полупроводникового кристалла остаются практически неизменными. [c.881]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...