Экситонная молекула

Энергии экситонных состояний значительно превышают энергию тепловых колебаний решетки кристалла. Поэтому, если оператор энергии Я содержит только операторы экситонов (молекулы закреплены в узлах решетки), то усреднение с помощью статистического оператора Ро можно заменить усреднением по основному состоянию 0) системы без экситонов. Таким образом, временные запаздывающие функции Грина принимают вид [c.360]

Экситон-магнитные возбуждения 551 Экситонная молекула 326 Экситоны Ванье—Мотта 312, 429 [c.639]

Здесь п нумерует узлы решетки, т. е. молекулы, а, и Ьц — операторы уничтожения экситона и фонона и [c.272]

Таким образом, специфические свойства полупроводниковых наночастиц обусловлены тем, что размер наночастиц сравним как с размерами молекул, так и с боровским радиусом экситонов в макроскопическом кристалле n h el ie ( i = = + wj — приведенная масса экситона т,,— эффек- [c.112]

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]

Имеются убедительные экспериментальные доказательства суш.ествования экситонных молекул в не скольких кристаллах, в том числе в кремнии, в хлориде меди и бромиде серебра [9]. В случае кремния экспериментальные доказательства были получены путем регистрации спектра люминесценции с пространственным и временным разрешением. Гурли [4] использовал метод деформационной ловушки для изучения химического равновесия в системе свободные экситоны/экситонные молекулы, 2Ех Ехг. На рис. 5 приведена температурная зависимость спектра люминесцентного излучения из области деформационной ловушки в кремнии. Верхний спектр характеризует обычное рекомбинационное излучение свободных экситонов с шириной линии, Определяемой тепловой энергией экситона /гТ. Форма линии описывается зависимостью В ехр(— //гТ)/где отвечает плотности электронных состояний в трехмерном потенциале гармонического осциллятора. При понижении температуры возникает дополнительный максимум при более низкой энергии, соответствующий экситонным молекулам, Он обязан своим происхождением рекомбинации электрона и дырки в молекуле, в результате которой остается обычный экситон. Длинный низкоэнергетический хвост молекулярной люминесценции отвечает распределению кинетической энергии этих оставших ся экситонов. Первыми эти молекулы в деформированном кремнии наблюдали советские исследователи независимые измерения на недеформированном крем пни были выполнены в Университете Британской Колумбии (Канада) [9], [c.141]

Уравнение термол инамического равновесия между экситонными молекулами и свободными экситонам и математически не отличается от соответствующего уравнения для описанной выше системы экситонов й ейободных носителей. В квазиравновесных условиях [c.141]

Рис. 6. профили интепсиБкости люминесцентного излучени т экситонов в параболической потенциальной яме (примером такого излучения является светлое пятно на рис. 1) [4], Экспериментальные кривые получены методом сканирования (рис. 3) при двух длинах волн, характеризующих излучение свободных экситонов (1) и экситонных молекул (2) таким образом профили интенсивности, имеющие гауссову форму, характеризуют пространственное распред ление экситонов и биэкситоиов. Молекулы, обладающие удвоенной массой, но той же тепловой энергией, располагаются в яме на большей глубине, и радиус их распределения [c.143]

Экситонная молекула, по-видимому, была обнаружена экспериментально Хайнсом [258] 6 кремнии Никитиным с сотрудниками [259] в кристалле u l Паккардом с сотрудниками [260] в кристалле ZnO Гайомом с сотрудниками [261] в Ge и Si. Однако для окончательного выяснения возможности образования биэкси-тонов в полупроводниках разного типа необходимы дальнейшие экспериментальные и теоретические исследования. Если масса электрона и дырки одного порядка, то сильно возрастает относительный вклад в полную энергию кинетической энергии дырки и система становится менее устойчивой. В предельном случае [c.326]

A. Касатанян, О возможности образования экситонных молекул в полупроводниках, ФТП 1, 415 (1967). [c.627]

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]

В отличие от обычных жидкостей в Э.-д. ж. отсутствуют тяжёлые ч-цы. Поэтому Э.-д. ж, обладает сильно выраженными квант, свойствами 1) она не может кристаллизоваться, а остаётся жидкостью вплоть до самых низких темп-р (см. Квантовая жидкость), 2) она не может быть жидкостью мол. типа, т, е. состоять из экситонов или экситонных молекул, а состоит из квазисвободных эл-нов и дырок, т. е. подобна жидкому металлу. [c.881]

Молекулярные кристаллы служат примеро.м тех веществ, в которых могут образовываться френкелевские экситоны (экситоны, отвечающие модели сильной связи). В молекулярных кристаллА ковалентная связь внутри молекулы значительно сильнее ван-дер-ваальсовой связи между молекулами. Линии спектра поглощения молекулярного кристалла, обусловленные возбуждением электронов внутри структурных единиц, будут проявляться в спектре кристаллического тела как экситонные линии, иногда несколько смещенные по частоте. В случае щелочно-галоидных кристаллов экситоны с наименьшими энергиями локализованы на отрицательных ионах галогенов, так как значения энергии возбуждения электронов в отрицательных ионах меньше, чем в положительных. [c.163]

Физ. механизм возникновеиия Г. с. о. состоит в том, что в мелком ЭПК экситонное возбуждение охватывает область, значительно превышающую объём элементарной ячейки. Во всей этой области возникают когерентные колебания электрич. дипольного момента, и в результате на частоте электронного перехода в ЭПК свет поглощает целая антенна , состоящая из примесной молекулы и близлежащих молекул осн. кристалла. [c.459]

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]

ДАВЙДОВСКОБ РАСЩЕПЛЕНИЕ — явление, состоящее в том, что спектры молекулярных кристаллов содержат мультиплеты полос зкситонного поглощения (см. Молекулярные экситоны), соответствующие невырожденным возбуждённым состояниям молекул, Д. р. наблюдается в молекулярных кристаллах, содержащих в элементарной ячейке более одной молекулы. Такие мультиплеты (дублеты, триплеты), впервые рассмотренные А, С. Давыдовым в 1948, иаз. д а н ы д о в-с к и м и или э к с и т о н н ы м и м у л ь т и и л е-т а м и. [c.554]

ИХ возбуждённых уровней экситонных зон. Если. молекулярный уровень не вырожден, то число экситонных зон равно числу а молекул в ячейке. В спектре поглощения кристалла каждой зоне соответствует относительно узкая полоса, отвечающая состоянию с ldyлo-sut>i квазиимпульсом к эксигона. Правила отбора, свя.1ан- [c.554]

Вия атомов или молекул, перемещающиеся по кристаллу, образуют Френкеля акситоны. Волновая ф-ция экснтопа удовлетворяет ф-ле (1) области разрешённых значений энергии экситона называются экситон-пы.мп з(1нами. [c.93]

Уровень испускания может принадлежать как тому же атому (молекуле), к-рый поглотил энергию возбуждения (такие переходы называются внутрицепт-р о в ы м и), так и др. частице. Передача энергии др. атомам и молекулам осуществляется электронами при электронно-ионных ударах, при процессах ионизации и рекомбинации, индуктивно-резонансным или обменным путём, при неносредственпом столкновении возбуждённого атома с невозбуждённым. Из-за малой концентрации атомов в разреженных газах процессы резонансной и обменной передачи энергии в них играют малую роль. Они становятся существенными в конденсированных средах, где энергия возбуждения может передаваться также с помощью колебаний ядер. И, наконец, в кристаллах определяющей становится передача энергии с помощью электронов проводимости, дырок и электронно дырочных пар (экситонов). Если заключит, актом передачи энергии является рекомбинация (наир., электронов и ионов или электронов и дырок), то сопровождающая этот процесс Л. наз. рекомбинационной. [c.625]

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЭКСИТОНЫ — электронные возбуждения (квазичастицы) в молекулярных кристаллах, обладающие свойствами Френкеля акситонов. Это означает, что молекулы и в основном, и в возбуждённой состояниях сохраняют свою индивидуальность, слабо возмущены внутрикристаллическим полем и волновые ф-ции соседних молекул перекрываются слабо. При этом, в отличие от Ванъе — Мотта экситона, возбуждение сосредоточено на одной молекуле. Возбуждённое состояние молекулы не локализовано и может перемещаться от молекулы к молекуле. Взаимодействие между молекулами приводит к образованию экситонной э. нергетич. зоны. Сила межмолекулярного взаимодействия определяет ширину экситонной зоны и характерную скорость экситонов. М. э. наблюдаются, напр., в кристалле бензола и более сложных родственных ему соединениях. [c.205]

Здесь к — квазиимпульс М. э. индекс д — 1, 2,. .. принимает о значений (по числу молекул в элементарной ячейке). Он нумерует экситонные зовы, возникающие из одного внутримолекулярного состояния. Ф-ция 1 )па описывает состояние кристалла, в к-ром возбуждена молекула па, а остальные молекулы находятся в осн. состоянии. Коэф. Bfxoi, (к) находятся из условия, чтобы фки было собств. ф-цией оператора Н это же условие определяет энергетич. спектр системы ц(к). Вследствие ограничений, накладываемых симметрией кристалла, в спектре поглощения молекулярных кристаллов переходы возможны только в состоянии с f a 0 (закон сохранения квазиимпульса). При этом переходы обычно разрешены не для всех д, а излучение, сопровождающее переходы, поляризовано вдоль кристалло-графич. осей. Т. о., из каждого возбуждённого (невырожденного) электропного уровня молекулы в кристалле образуется ст экситонных зон, а в его спектре поглощения присутствует экситонный мультицлет, состоящий из неск. ( ст) полос, поляризованных по кри-Сталлографнч. осям (см. Давыдовское расщепление). [c.205]

Из внутримолекулярных колебат. возбуждений в кристалле возникают оптич. фононы, к-рые по своим свойствам сходны с электронными экситонами. Их называют колебательными экситонами [3]. Из электронно-колебат. (вибронных) возбуждений молекул возникают т. н. вибронные возбуждения кристалла, имеющие более сложный энергетич. спектр, чем электронные возбуждения. Он содержит связанные состояния электронного и колебат. экситонов и диссоциированные состояния этой пары квааичастиц (одночастичные и двухчастичные возбуждения [4J). Взаимодействие М. э. с фононами, отвечающими колебаниям молекул как целого, обычно можно рассматривать как слабое. Однако в ряде кристаллов (напр., в пирене) наблюдается автолокализация экситонов с образованием эксимеров. [c.205]

Обычно осн. состояние молекулы является синглет-ным, первое возбуждённое — триплетным, следующее — снова синглетным. Из синглетных и триплетных молекулярных возбуждений образуются соответственно синглетные и триплетные М. э. Ширина зон синглетных экситонов определяется электрич. мульти-польными взаимодействиями между, молекулами и обычно 0,01—0,1 эВ. Для триплетных М. э. она определяется обменным взаимодействием и обычно 10" — 10 эВ. Люминесценция в случае триплетных экситонов, как правило, связана с предварит, слиянием двух триплетных экситонов в один синглетный. В магн, поле и скорость этого процесса зависит от Н даже в области слабых полей [И 100 Гс 5]). Это явление связано С конкуренцией эеемановской энергии и энергии спиы-орбитального взаимодействия, последняя мала в молекулах, построенных из атомов лёгких элементов. Триплетные М. э. благодаря наличию электронного спина могут изучаться методами радиоспектроскопии. [c.205]

Имеется много других, хотя и более инерционных, механизмов, приводянщх к существенно более сильной нелинейности показателя преломления. К ним относятся резонансные нелинейности в полупроводниках (экситонные резонансы в двумерных структурах), фото рефр активный эффект в неорганич. кристаллах, ориентация анизотропных молекул в световом поле и оптич. нагрев среды. Диапазон значений нелинейного параметра превышает десять порядков (рис. 3), Несмотря на существ, различие физ. механизмов нелинейности, многочисл. данные неплохо укладываются на прямые % Тнл возрастание величины сопровождается увеличением инерционности отклика. [c.296]

В молекулярных кристаллах могут возникать дополнит, вклады в О. а., связанные с бестоковыми переносами возбуждений — акситонами, В кристаллах, состоящих из хиральных молекул или обладающих хиральной структурой, каждая экситонная зона расщепляется на две — правую и левую, что и создаёт О. а. в области частот экситонных линий поглощения со своеобразным ходом дисперсии вращения, различным для кристаллов из хиральных или симметричных молекул. Сказанное относится и к валентным п ионным кристаллам в последних особенно существенна деформация ионных группировок сильным внутр. полем. В полупроводниковых кристаллах имеется значит, вклад свободных носителей и межаонных переходов. Экспериментально показано, что О. а. может возникать на вакансиях и на дефектных структурах, а также на примесных центрах. [c.427]

Процессы П. э. в молекулярных кристаллах с примесями обусловливают эфф. люминесценцию примесных молекул при возбуждении в осн. веществе. В этом случае П. э. объясняется миграцией экснтонов, к-рую обычно можно описать как диффузию экситонов. В типичных случаях (напр., для кристалла антрацена) коэф. диффузии имеет порядок величины 10" — 10" см с"1 при комнатной темп-ре и увеличивается при понижении темп-ры (см. Экситон). [c.569]

Механизмы преобразования энергии частицы в световую вспышку различны для разных сцинтилляторов. В большинстве случаев они могут быть сведены к след, (упрощённой) схеме 1) ионизация и возбуждение атомов и молекул, образование радикалов 2) перенос энергии возбуждения к центрам свечения (радиационный, резонансный, экситон-ный, электронно-дырочный) 3) возбуждение и высвечивание центров свечения. Нейтральные частицы регистрируются благодаря передаче энергии заряженным у-кванты — по электронам и позитронам (см. Гамма-излучение), нейтроны— по протонам отдачи (при упругом рассеянии) или по заряж, частицам, возникаю1Цим в мдерных реакциях нейтронов с веществом сцинтиллятора. [c.38]

В 1937—38 Дж. Ванье (G. Wannier) и Н. Мотт (N. Mott) ввели представление об Э. как о перемещающихся по кристаллу связанных состояниях электрона и дырки, к-рые могут находиться на разл. узлах кристаллич. решётки (3. большого радиуса), экситон Френкеля можно представить как предельный случай, когда связанные электрон и дырка сидят на одном и том же узле (3. малого радиуса). Ванье—Мотта экситон чаще всего наблюдается в полупроводниках и диэлектриках. В молекулярных кристаллах, в к-рых силы взаимодействия между отд, молекулами значительно меньше взаимодействия между атомами и электронами внутри молекулы, Э. представляет собой элементарное возбуждение электронной системы отд. молекулы, к-рое распространяется по кристаллу в виде волны. Молекулярные экситоны определяют спектр поглощения и излучения молекулярных кристаллов, [c.501]

В тонких (монослойных) пленках или в ленгмюровских пленках, сос-стоящих из нескольких слоев органических молекул [219], инверсионная симметрия может отсутствовать [220]. Поэтому в монослоях наблюдается генеращш второй гармоники [221, 222], резко усиливается комбинационное рассеяние [222, 223] и наблюдаются некоторые дрзлгие нелинейные оптические эффекты. В монослоях квазиодномерных молекул [224], например полиацетиленов, наблюдаются нелинейные экситонно-деформа-ционные возбуждения (солитоны) [225,226]. [c.148]

Промежуточные активные частицы. Радиационные изменения свойств полимеров протекают через стадию образования и реакции промежуточных активных частиц — заряженных частиц (избыточные и захваченные электроны, электрон-кагионные пары, катионы, анионы, катион- и анион-радикалы), комплексов с переносом заряда, возбужденных молекул (синглетные, триплет-ные, эксимеры, эксиплексы, экситоны) и свободных радикалов (низкомолекулярные радикалы и макрорадикалы). [c.292]

В полупроводниках энергия межмолекулярных взаимодействий велика, поэтому при описании электронных свойств макроскопический кристалл можно рассматривать как одну большую молекулу. Электронное возбуждение полупроводниковых кристаллов приводит к образованию слабосвязанной электроннодырочной пары — экситона. Область делокализации экситона может во много раз превосходить период кристаллической решетки. Уменьшение нолуироводникового кристалла до размеров, сопоставимых с размерами экситона, влияет на его свойства. [c.125]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...