Коллективные колебания электронного

Существуют и другие виды поглощения света, не приводящие к возникновению неравновесных носителей заряда. К таким поглощениям относятся решеточные, на плазменных колебаниях (коллективных колебаниях электронов), с образованием связанных электронов и дырок (экситонов), на свободных носителях заряда. Для этих случаев = Рр = 0. Следовательно, эффективное значение квантовых выходов при малых световых потоках, имеющих место в методах неразрушающего контроля полупроводников, будет меньше 1. [c.226]

Другой пример влияния окисной оболочки частиц на оптические свойства аэрозольных осадков дает исследование поляризации света цепочками частиц Fe, Со, Ni, ориентированными магнитным полем в процессе приготовления [973]. Было показано, что разность оптических плотностей при параллельном и перпендикулярном расположениях нитей двух одинаковых образцов (дихроизм) не столь велика, как можно было бы ожидать в случае хорошего электрического контакта по цепям и плохого — между ними. Это объясняли легким окислением частиц, ослабляющим коллективные колебания электронов вдоль отдельных цепей, но достаточным для туннелирования электронов между соседними цепями. Наблюдаемый дихроизм был обусловлен главным образом электрическим дипольным взаимодействием частиц. [c.307]

Зависимость а от времени в (64.5) выражается как ехр(— Нашей целью является квантование этого поля. Для этого введем (как мы это делали в 12 для электрического поля коллективных колебаний электронного газа) канонические переменные поля [c.250]

Электронной жидкости коллективные колебания 215 [c.933]

При очень больших скоростях, как было показано Крамерсом [24], с потерями энергии (2.105), которые возникают как результат взаимодействия сторонней частицы с электронами внутренних оболочек атомов среды, становятся сравнимыми потери энергии на возбуждение коллективных колебаний в газе валентных электронов вещества. С учетом этих потерь формула (2.105) приобретает вид [c.45]

Появилась область так называемой квантовой акустики. В квантовой акустике рассмотрение коллективных колебаний атомов решетки и электронного газа и взаимодействия их с внешними электромагнитными полями ведется на основе квантовой теории твердого тела. Одним из результатов этих исследований является создание электроакустических преобразователей гиперзвуковых частот и перспектива прямого усиления гиперзвуковых волн в полупроводниковых кристаллах благодаря взаимодействию этих волн с электронами проводимости в постоянном электрическом поле. Эта область получила название акустоэлектроники. В данной книге вопросы акустоэлектроники не рассматриваются, так как она составляет самостоятельный раздел физической акустики. [c.9]

Название связано с тем, что ыр определяет частоту собственных коллективных колебаний в плазме, концентрация электронов в которой N. [c.94]

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]

При взаимодействии фотонов Р. л. с электронами атомов вещества энергия излучения идет на образование а) когерентного излучения с неизменной длиной волны (опо используется при проведении всех рентгеноструктурных исследований) б) некогерентного излучения с измененной длиной волны и фотоэлектронов отдачи (Комптон-эффект) в) фотоэлектронов, обладающих конечной кинетической энергией и ионизованных атомов (внутренний фотоэффект) г) электронов Оже и дважды ионизованных атомов д) ионизованных атомов и коллективных (плазменных) колебаний электронов в результате процессов г) и д) могут возникать спутники — сателлиты основных линий рентгеновских характеристических спектров. [c.424]

В твердых телах существует много возможностей вводить такие элементарные возбуждения. Наряду с фононами — квантами колебаний решетки—существуют коллективные возбуждения электронов в металлах, которые названы плазмонами. Спиновая система атомов решетки может описываться спиновыми волнами с соответствующими квантами—магнонами. Элементарными возбуждениями в изоляторах и полупроводниках являются экситоны. [c.14]

Представим себе на минуту электронный газ в виде равномерно распределенной плотности заряда. Если в некоторую точку г мы внесем дополнительный отрицательный заряд, то это приведет к двойному результату. Вследствие кулоновского отталкивания заряд будет вытесняться из непосредственной близости к электрону, который мы себе представляем как точечный заряд. Такая перестройка подобна возникновению положительного заряда вокруг электрона. Это, в свою очередь, означает экранировку заряда электрона. Перестройка, однако, будет только конечным состоянием некоторого динамического процесса. Вначале заряженное облако будет отталкиваться. Из-за дальнодействия кулоновского потенциала первоначально перестройка распространится слишком далеко, затем облако заряда вновь сократится и т. д. В электронном газе появятся коллективные колебания, соответствуюш,ие волнам сжатия электронного газа. [c.58]

Теперь мы исследуем, в какой мере эти два свойства электронного газа экранировка кулоновского взаимодействия единичных носителей заряда и коллективные колебания, возникающие из-за дальнодействия кулоновского потенциала,—могут быть явно описаны уравнением Шредингера для взаимодействующего электронного газа. Будем исходить из функции Гамильтона. Переход к квантовой механике мы сделаем позже. Тогда гамильтониан [c.58]

Наряду с экранировкой мы учтем коллективные колебания, которые описывают движение электронов в поле, созданном их собственным кулоновским потенциалом. Это поле мы опишем вектор-потенциалом А[Г ), где г, —радиус-вектор -го электрона. [c.59]

При резонансной плазменной частоте со , вещественная часть диэлектрической проницаемости 1 (со) превращается в нуль. Из определения диэлектрической проницаемости в (13.11) это означает, что даже бесконечно малое внешнее возмущение вызывает сильные внутренние поля в электронном газе возникают коллективные колебания. [c.68]

В системе взаимодействующих электронов возможен еще один тип элементарных возбуждений, который также описывается гамильтонианом (1.6). Именно, в такой системе вследствие кулоновского взаимодействия возможны коллективные колебания плотности электронов, так называемые плазменные колебания. В пределе больших длин волн частота этих колебаний равна плазменной частоте [c.24]

В рамках применимости КРА условие существования коллективных колебаний р,, и, следовательно, всего электронного газа сводится к неравенству [c.136]

Такой подход известен под названием метода коллективных переменных, так как основной упор в нем делается на выяснение роли нового явления — коллективных колебаний, обусловленных кулоновским взаимодействием между электронами. Метод коллективных пе- ременных сейчас уже несколько устарел. Тем не менее мы сочли полезным обсудить его здесь, во-первых, потому, что он приводит к особенно простому примеру системы частиц, взаимодействующих с полем, и, во-вторых, потому, что он позволяет понять некоторые черты пове- дения электронного газа, которые не так уж просто исследовать другими методами. [c.141]

До сих пор, говоря о плазме, мы имели в виду ионизованный газ. В последние годы широко исследуется плазма твердого тела. В частности, плазма полупроводников и металлов определяется как совокупность подвижных электронов и дырок, а также ионизованных атомов, связанных с кристаллической решеткой. Коллективные колебания в твердотельной плазме имеют много общего с рассмотренными нами колебаниями газоразрядной плазмы [18-20]. [c.128]

Возникновение затухания Ландау обычно интерпретируется следующим образом волна со скоростью (фазовой), превышающей скорость частицы, ш/к > г, подгоняет ее и теряет при этом энергию, если же ш/к < г , то все наоборот, но в соответствии с максвелловским распределением частиц со скоростями, меньшими шо/к, больше, поэтому и получается, что 7 > 0. Объяснение не неверно, так как оно, по существу, пересказывает структуру интегрального члена в дисперсионном уравнении. Настораживает апелляция к взаимодействию электронов с коллективными колебаниями, такое взаимодействие в принципе существует, но в нашей модели оно нигде не учтено. Так что причина возникновения затухания Ландау носит скорее кинематический, более общий характер. Рассмотрим сложившуюся ситуацию несколько подробнее, так как подобные ей встречаются и в других задачах статистической механики. [c.309]

С исследованием по оптике твердого тела связана и другая проблема — плазмоны. Плазмоны — это коллективные продольные колебания электронного газа в твердых телах. Для простых одновалентных металлов энергия плазмонов лежит в ультрафиолетовой области, для многовалентных — в вакуумном ультрафиолете. Поскольку энергия плазменных колебаний тесно связана с длинноволновой границей пропускания металлов, -исследование плазмонов представляет также и большой практический интерес. Например, при работе с СИ используются фильтры из тонких металлических пленок для обрезания высших порядков — граница пропускания таких фильтров связана с энергией плазмонов. В частности, энергия плазмонов для алюминия равна примерно 16 эВ, и алюминий используется как фильтр в области спектра от 170 до 800 А. [c.255]

Таким образом, каждая частица одновременно взаимодействует с целым коллективом соседних частиц и, следовательно, плазма представляет собой, по существу, не газ, а своеобразную систему, стянутую дальнодействующими силами. Благодаря дальнодействию кулоновских сил и большой подвижности легких электронов в плазме определяющую роль играют коллективные процессы, т. е. колебания и волны различных типов. [c.215]

Уравнение (12.8) распадается на три части. Первая строка опять дает оператор Гамильтона для электронного газа с экранированным взаимодействием. Вторая строка описывает коллективные колебания электронного газа (колебания плазмы). Она имеет вид суммы по операторам Гамильтона отдельных гармонических осцилляторов с частотой (Ор. Мы определяем кванты энергий этих осцилляторов как кванты колебаний в газе, которые будем называть плазмонами. Тогда третья и четвертая строчки дают взаил о-действие между экранированными электронами и плазмонами. Это видно из того, что в члены третьей и четвертой строчек коллективные координаты Qл входят наряду с координатами электронов Г/. В большинстве случаев членом четвертой строчки пренебрегают. Основанием для этого является хаотическое распределение положений электронов, так что при суммировании по г, сумма исчезает. Это приближение носит название приближения хаотических фаз. [c.61]

В заключение мы приведем несколько замечаний по поводу рассмотренных здесь понятий. В зависимости от использованного приближения мы находили разные элементарные возбуждения нашей системе. В приближении Хартри—Фока электроны представляют собой квазичастицы, окруженные обменной дыркой. Электроны, рассмотренные в настоящем параграфе,— это квазичастицы с экранированным кулоновским взаимодействием и дальнодей-ствующим взаимодействием с плазмонами. Плазмоны —это коллективные колебания электронного газа. При взаимодействии с электронами они могут распадаться. Таким образом, они имеюг конечное время жизни. [c.63]

Квазиэлектростатическое поле, связанное с коллективными колебаниями электронной плазмы, должно быть безвихревым этсму удовлетворяет выражение для вектср-потенциала (12.4). В самом деле, как следует из (12.5), [c.389]

Большой раздел М. полупроводников составляет изучение зеемановского расщепления уровней энергии мелких водородоподобных примесей и экситонов (см. также Квазичастицы). Наблюдение магнитопоглощения и отражения И К излучения в узкозонных ПП позволяет исследовать коллективные колебания электронной плазмы (см. Плазма твёрдых тел) и её вз-ствие с фононами. [c.383]

Коллективное описание электронно-ионного взаимодействия. Бом и Пайне (см. п. 36) учли кулоновское взаимодействие на больщих расстояниях путем введения дополнительных координат, которые описывают движение электронного газа как колебания илазмы. Так как координаты отдельных ионов остаются неизменными, то число введенных в этом методе координат превышает число координат, необходимых для описания системы. Поэтому необходимо, чтобы волновая функция системы удовлетворяла определенным дополнительным условиям. Этот метод был применен Пайнсом и автором [19] для учета движения ионов. Помимо колебаний плазмы, имеются связанные электронно-ионные колебания, которые соответствуют продольным звуковым волнам. Мы изложим эту теорию в общих чертах, причелг для рассмотрения взаимодействия элек- [c.764]

Поведение электронно-ядерной спин-системы в условиях О. о. описывается системой связанных нелинейных ур-ний. При определённой пространственной структуре поля Ня есть области решений, где поляризация электронов и ядер бистабильна (рис. 3, б), а также решение, к-рое неустойчиво, что соответствует возникновению незатухающих колебаний (рис. 3, в). Бистабильность и неустойчивость поляризации люминесценции наблюдались при О. о. в твёрдых растворах А1д.Оа1 Лэ, в к-рых существенную роль играет локальное нарушение кубич. симметрии, вызванное частичным замещением атомов Са на А1. Период незатухающих колебаний р в зависимости от внеш. условий изменялся в диапазоне 10—50 с. Нелинейные эффекты — следствие коллективного характера электронно-ядерных взаимодействий при О. о. Они наблюдались в диапазоне Н 0,1—1000 Э. [c.439]

Магнятоупорядоченаые вещества. Сильное обменное взаимодействие между электронами в ферро-, ферри- и антиферромагнетиках, заставляющее их спины поддерживать определ. ориентацию по отношению друг к другу, приводит к коллективизации процессов Р. м. При этом устанавливается равновесное распределение энергии между собств. типами коллективных колебаний магн. системы однородной прецессией намагниченности, неоднородными типами прецессии, спиновыми волнами, а также между магн. системой и решёткой. [c.331]

Оказывается возможным преобразовать оператор Гамильтона так, чтобы член взаимодействия Не1-р можно было устранить с точностью до пренебрежимых членов (ср. Пайне [16], Хауг [И] и др.). В этом случае электроны и плазмоны практически не взаимодействуют между собой. При таком преобразовании, конечно, изменяются и электронные, и плазмонные части оператора Гамильтона. При этом квазиэлектроны и коллективные колебания изменяют свои свойства. Энергия плазмонов делается зависящей от к, и теперь Дшр-только предельное значение энергии при А, стремящемся к нулю. Оператор кинетической энергии (экранированных) электронов содержит дополнительный множитель, который может быть истолкован как измененная эффективная масса [c.63]

В гл. III после описания модели свободных электронов Зоммерфельда — Хартри обсуждается аппроксимация Хартри — Фока. Затем дается предварительный и, по существу, исторический обзор работ по изучению взаимодействия в плотном электронном газе. Описаны приближения Вигнера, Бома и Пайнса и Гелл-Манна и Бракнера. Элементарным образом вводятся физически важные понятия экранирования и коллективных колебаний (плазмонов). Далее, несколько формально, даются определения динамического форм-фактора и диэлектрической проницаемости, зависящей от частоты и от волнового вектора. Показывается, как с помощью этих величин можно весьма просто вычислить ряд взаимосвязанных характеристик системы электронов. Сюда относятся, в частности, временная функция корреляции для операторов плотности, сечение рассеяния быстрых заряженных частиц, бинарная функция распределения, а также энергия основного состояния. Упор здесь делается на точное определение отклика системы на продольные поля, изменяющиеся как во времени, так и в пространстве. Затем в приближении хаотических фаз находится выражение для диэлектрической проницаемости системы. В этом же приближении вычисляются и все остальные характеристики, перечисленные выше. Заключительный параграф этой главы посвящен рассмотрению взаимодействия между электронами в простых металлах. Показывается, что аппроксимация хаотических фаз здесь неприменима, после чего дается расчет корреляционной энергии, удельной теплоемкости и спиновой восприимчивости щелочных металлов. [c.29]

Физически существование коллективных колебаний в плазме можно понять следующим образом. Пусть в какой-то области плазмы возник избыточный (скажем, положительный) заряд. Тогда электроны, стремясь экранировать его, начнут двигаться по направлению к этой области. При этом они, вообще говоря, пролетят по инерции несколько дальше, чем ужно, и, следовательно, в какой-то момент начнут двигаться в обратном направлении. Далее весь цикл повторится опять. В результате около состояния электрической нейтральности плазмы возникнут колебания плотности объемного заряда. Для предварительного ознакомления с ними очень полезно исследовать уравнение движения для флуктуаций плотности электронного газа [21]. [c.134]

Мы уже говорили о фононах, но, пожалуй, самая известная квазичастица — фотон квант в теории электромагнитного поля с энергией = Не, где с — скорость света в вакууме. Волны в системе электронных спинов, связанных между собой обменными силами, называются спиновыми, а соответствующие им квазичастицы — магнонами. Коллективные плазменные колебания электронного газа в металлах, связанные с кулоновскими силами, часто называют плазмонами. В полупроводниках существуют нейтральные квазичастицы — экситоны. Об упомянутых квазичастицах и многих других (поляронах, флуктуонах и т.п.) можно прочитать в книге [14]. [c.89]

Практически к настоящему времени исследованы два типа двумерных плазменных систем электроны над поверхностью жидкого гелия [155] и носители заряда в инверсионных каналах структур металл — диэлектрик — полупроводник [ 15б1. Интерес к двумерным плазменным структурам объясняется тем, что в экспериментах на одном образце удается изменять их характерные параметры в широких пределах, например плотность поверхностного заряда — на четыре-пять порядков. Успехи современной полупроводниковой технологии, в частности развитие методов молекулярной эпитаксии, позволяют предположить, что двумерные системы в обозримом будущем найдут широкое применение в микроэлектронике. Поэтому мы рассмотрим коротко некоторые свойства двумерной плазмы и ее взаимодействие с акустоэлектрическими волнами в пьезокристалле. Коллективные колебания в такой системе называются двумерными плазмонами. Они наблюдались в [155—156]. Плазменные колебания существуют при ют > 1 (т — феноменологическое время релаксации). Закон дисперсии плазмонов в длинноволновом пределе ю > kv, где v — характерная скорость электронов, имеет вид [1571 [c.157]

При переходе к более высоким частотам приближается область, где начинает уже играть роль электрон-электронное взаимодействие — возникают коллективные процессы (коллективные колебания свободных электронов проводимости или слабо связанных валентных электронов, так называемые плазмоны). Как известно (см., например, [017, 112, 121, 122]), условием возникно- [c.231]

Коллективное описание используется только для колебаний с волновыми векторами vilповерхности Ферми. Взаимодействие электронов с фононами с х >Хкр., по-видимому, лучше всего рассматривать методами самосогласованного поля. [c.765]

Известны т. н. кнудсеновские Н, д., горящие при весьма малых pd, когда длина свободного пробега электронов катодной эмиссии превышает зазор d. Ионизация в кнудсеновских Н, д. также осуществляется в осн. тепловыми электронами, ускоряемыми обычно в коллективных процессах, в частности в алектрич. нолях ленгмюровских колебаний, возбуждаемых за счёт плазменно-пучкового взаимодействия (см. Ллазменно-пучковый разряд). Наиб, изучены Н. д. в парах щелочных металлов и в инертных газах. [c.350]

Помимо хаотич. теплового движения частицы П. могут участвовать в упорядоченных коллективны.х процессах, из к-рых наиб, характерны продольные колебания пространствейного заряда — ленгмюровские волны. Их угл. частота сОр = лпе /т наз. плазменной частотой (сит— заряд и масса электрона). Многочисленность и разнообраэие коллективных процессов, отличающие плазму от нейтрального газа, обусловлены дальностью кулоновского взаимодействия, благодаря чему П. можно рассматривать как упругую среду, в к-рой легко возбуждаются и распространяются разл. шумы, колебания и волны. Наличие собств. колебаний и волн — Характерное свойство П. [c.595]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...