border=0

Utlis fan 'e begripen fan eksiton en polariton

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>

Exciton (út it Latyn, Excito - eksite) is in quasi-partikulier, in elektryske stimulearring yn in dielektrike of semi-fuotgonger, dy't oer in kristalmigraasje hinne is en net ferbûn is mei it oerdragen fan elektryske lading en massa.

Om de natuer fan 'e eksiton te ferklearjen, beskôgje de fraach hoefolle fêstigingen binne makke. Yn 'e natuerkunde is de struktuer fan in fêste lichem meastentiids fertsjintwurdige út it punt fan de bandteorie, wêrtroch't syn elektroanyske struktuer ferdield wurde kin yn valencebands en conduitsbands - inkele enerzjy yntervallen dy't in beskate elektroanyske betsjutting hawwe (foto 1). De tastienere enerzjybands wurde apart ferbean - in set fan enerzjystannen fan elektroanen dy't net yn dit systeem realisearre wurde. It is bekend dat de valence-bân fan alle diriginten (metalen) folslein folslein is, en fergees elektroanen sels yn 'e ûnbeskaad steat binne yn' e conduksjeband, dy't de hege elektryske leefberens fan sokke materialen ferklearret. Yn it gefal fan net-dirigers dy't yn in ûnbeskene steady state steane, wurde alle elektronen string oer guon kearnen pleatst, sadat de rydbands leech lein wurde. As de valence-elektroanen lykwols in oerwicht fan enerzjy krije (bygelyks as in substansje mei ljocht bestudearre wurdt), kinne se "ferbean" wêze fan 'e ferbegeande sône en fine har yn' e conduksjeband, fergees frij, mar ferlies in lege plak - in gat - mei in positive elemintêre lading. Ofhinklik fan 'e grutte fan' e bandfal Eg, fermogen binne ferdield yn halikonduktors en dielektrics. Faak is der in situaasje doe't it elektroan in kwantum ljocht opsloech, mar syn enerzjy wie net genôch om yn 'e conduitsband te gean. As in substansje in lyts tal oandielstoffen hat, jouwe se ekstra enerzjynivo's yn 'e ferbeane sône (1), dêr't in elektroan yn' e ferbegeande sône fêst te bliuwen en bliuwt, mei in greep mei elektrostatyske krêften yngean. Soks in bûn elektroanoarloch stiet as eksiton. Dit elektroan is as in ferlerne toerist, dy't, hoewol hy syn groep ûnder de ynfloed fan 'e pong ferlernt, it fielt en it hat it fêst te finen. Ek hat it elektroan de mooglikheid om in kwantum ljocht út te litten en werom te gean nei syn oarspronklike posysje yn 'e valence band (exciton transition). Yn dit gefal kin it buorren atoom it frijlizzende kwantum fan enerzjy opnimme, sadat in nij eksitonpaar ûntstiet, wat dan ek ferdwynt, en de elektroanische oanwizingen wurde fierder troch it atom nei it atom oerbrocht, troch de kristallen oerwylge. Mar hy hat ek in oare mooglikheid - it duorret wat tiid en it docht bliken dat de gids al de groep al fanút it plein liedt, en de ferlernende toerist is allinich oerbleaun - no hat er gjin kar, mar om syn eigen sights te ûndersiikjen. Lykwols, in elektroan kin ekstra enerzjy opnimme en noch frije wurde troch springen nei de liedingband en in bydrage oan 'e tichte fan fergese ladders fan in bepaalde materiaal.

Sa kin in eksiton yn in fermidden as elemintêre quasi-partikel beskôge wurde yn dy gefallen as it as in folsleine formaasje wurket, sûnder dat de effekten ûnderwurpen wurde, it kin it ferneatigjen. De binde enerzjy fan in gat en in elektroanom bepale de radius fan in eksiton, dy't de karakteristike wearde foar elke substân is. As praktyk lit sjen dat yn 'e halbkonduktors de eksiton-ferbinende enerzjy leech is (net 10 meV), en type A IV B VI-semiconductors hawwe de grutste eksitonradius. Bygelyks foar lead sulfide en selenide, dizze wearde is 2 en 4,6 nm respektivelik, wylst, foar fergeliking, foar Cadmium sulfide it net mear as 0,6 nm.

Mei de formaasje en ferneatiging fan excitons, ferienigje se de funksjes fan de optyske spectra fan nanostruktueren, wêrby't skiere lineêre komponinten, dy't net typysk binne foar makroskopyske lichems, wurde oant roomsk temperatueren beoardiele. It is fêstlein dat de grutte fan 'e eksiton-ferbinende enerzje ôfhinklik is fan' e grutte fan 'e nanopartikel, as de partikelgrutte ferlykber is of minder as de radius fan' e eksiton. Dêrom kinne de monodispersele kolloidale oplossings fan nano-partikulieren fan ferskillende dimensjes behertigje, de kontrôtse enerzjy kinne behearskje yn in breed oanbod fan it optysk spektrum.

It konsept fan in eksiton waard yn 1931 ynsteld troch Ya I. Frenkel. Hy ferklearre de ôfwêzigens fan fotokonduktiviteit yn dielectrics as it ljocht opnommen wurdt troch it feit dat de opboude enerzjy net is op it meitsjen fan aktuele drager, mar op 'e foarm fan in eksiton. Yn molekulêre kristallen is in exciton in elemintêre stimulearring fan it elektronensysteem fan in inkele molekule, dy't troch yntermoleekulêre ynteraksjes troch de kristallen yn 'e foarm fan in welle (Frenkel eksiton) ferspraat.

Frenkel-eksitons binne manifestearre yn 'e oplossing en emissyspektrum fan molekulêre kristallen. As ferskate molecules binne yn 'e ienheidselzels fan in molekulêre kristall, dan is it intermolekulêre ynteraksje liedend ta splitsing fan' e eksitonline. Dit effekt, neamd Davydov splitsing, is ferbûn mei de mooglikheid fan de oergong fan in Frenkel eksitint fan ien groep molekulen nei in oar binnen de ienheidselzels. Davydov-splitsing eksperiminteel waard yn in tal molekulêre kristallen (naphthalene, anthracene, benzene, ensfh.) Fûn.

Yn halifoarmers is in eksiton in wetterstof lykas ferbûne tastân fan in dirigintelektronik en in gat (in Wannier - Mott exciton). De ferbinende enerzjy en effektive radia's fan 'e Wannier - Mott eksimiton kinne bepaald wurde mei de formulas fan' e Bohr foar it hydrogen atoom, om't de betsjutting fan 'e effektive massa' s fan elektroanen en lôzingen ôfwike fan 'e massa fan in frije elektroanin en dat de Coulomb-ynteraksje fan in elektroon en in gat yn in kristal wurdt ferswakke troch de dielektrike konstante fan' e medium.

De ferbinende energyen fan 'e Wannier - Mott-eksiton binne in protte kearen lytser as de binde enerzjy fan in elektroan mei in proton yn it wetterstofatom, en de exciton radies binne in protte kear grutter as de interatomyske ôfstannen yn' e kristall. Grutte wearden fan 'e eksiton radius betsjutte dat it eksiton yn halbleksirkristallen in makroskopyske formaasje is, en de kristallstruktuer bepaalt allinich de parameters fan' e massa en enerzjy fan 'e eksiton. Dêrom kin de Wannier - Mott eksitoneel beskôge wurde as quasiatom yn in fakuüm. De fergelokken fan 'e kristallstruktuer dy't troch in eksiton ynfierd binne of sels troch in grut oantal eksitins binne ferminderich.

De Wannier - Mott-eksiton is dúdlik manifestearre yn de absorptyfespekta fan halbleksen yn 'e foarm fan smelle linen. It exciton ferskynt ek yn 'e luminescence-spektra, yn' e fotokonduktiviteit, yn 'e Stark en Zeeman-effekt. De libbensjier fan in eksiton is lyts: in elektron en in gat dat in eksiton biedt kin rekombinearje mei de emissions fan in foton.

In eksiton kin ferfalle yn in kollision mei slachfermaken.

As in eksiton mei photons ynterakt is, ferskynden nije quasi-dieltsjes - mingde eksiton-fotonestalen, polaritons neamd. De eigenskippen fan polaritons (bygelyks har ferspriedingsrjocht) binne ferskille oars fan 'e eigenskippen fan beide eksitons en fotons. Polaritons spylje in wichtige rol yn 'e prozessen fan elektryske exciteren-enerzjyferbettering yn in kristal, hja bepale de funksjes fan de optyske spektra fan halbleksen yn' e regio fan excitonbands, ensfh.

By lege konsintraasjes behâlde de eksitonen yn in kristal as in gas fan quasiparticles. By hege konsintraasjes wurdt har ynteraksje wichtich. De opbou fan in ferbûne tastân fan twa eksitons, it eksiton molekul ( biexciton ), is mooglik. De dissociation enerzjy fan in biexciton is lykwols, oars as it wetterstof molekule, signifikant minder as har ferbinende enerzjy (effektive massen fan elektroanen en gatten yn semi-fêstigers fan deselde oarder).

Mei in ferheging fan 'e konsintraasje fan excitons kin de ôfstân tusken har wurde fan' e oarder fan har radius, dy't liedt ta de ferneatiging fan 'e eksitons. Dit kin begelaat wurde troch it optreden fan "druppels" fan in elektro-hole-plasma. De foarm fan elektro-hole-druppels yn semi-konduktors lykas Ge en Si wurdt wjerspegele yn it optreden fan in nije breed luminescence line dy't nei in ôfwiking fan 'e photon enerzjy ferspraat is. Elektron-lopdruppels hawwe in oantal nijsgjirrige eigenskippen: hege tinens fan elektronen en lieren by lege (middele yn volume) konsintraasje, hege mobiliteit yn net-unifoarmige fjilden, ensfh.

By lege eksiton-konsintraasjes, besteande út twa fermions (in dirigintelektronik en in gat), kinne beskôge wurde as boon. Dit betsjut dat Bose-kondensaasje fan eksitons mooglik is (accumulation fan in grut oantal elektroanen op it leechste enerzjynivo). Bose-kondensaasje fan excitons kin liede ta it bestean fan enerde enerzjyfluxes yn 'e kristall. Mar lykwols, oars as superfluide flüssige helium of in superconductor, in oerflakke flux fan excitons besteane net folslein, mar allinich yn 'e libbensjierren fan' e eksitons.

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>





Sjoch ek:

It brûken fan nanotechnology foar it ûndersyk fan biologyske objekten

Produksje- en skjinmethoden fan kantileferhalen

Meitsje diel fan 'e SQUID

Proprioceptive sensibiliteit, gefoelens, wittenskip

Nuklear magnetyske resonânsje

Literatuer

Arsjitektuer fan feiligensensors en kantileposysje-kontrôlesystemen

Principles of operation of the SSM-77

Scannen SQUID-mikroskoop (SSM-77)

Neutronografy

Return to Table of Contents: Physical Phenomena

Views: 3158

11.45.9.63 © bibinar.info is net de auteur fan de materialen dy't ynbrocht binne. Mar leveret de mooglikheid fan fergees gebrûk. Is der in fertsjinwurdiging fan 'e autoriteit? Skriuw ús | Feedback .