Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ПРИМЕСОН

ПРИМЕСОН

ПРИМЕСОН - квазичастица, характеризующая поведение примесного атома в квантовых кристаллах. Вследствие большой величины амплитуды нулевых колебаний атомов в квантовых кристаллах любые точечные дефекты решётки, в т. ч. примесные атомы, при низких темп-pax делокализуются и превращаются в квазичастицы, практически свободно движущиеся через кристалл. Состояние П. характеризуется квазиимпульсом и энергетич. спектром , имеющим зонную структуру (см. Дефектен).

Движение П. определяет процессы диффузии. Схематично вид температурной зависимости коэф. диффузии D для П. приведён на рис. В области I (высокие темп-ры) движение П. осуществляется в осн. с помощью термоактивац. механизма и коэф. диффузии экспоненциально падает с понижением темп-ры. Это либо классич. диффузия, при к-рой примесный атом переходит в соседний узел кристаллич. решётки, преодолевая нек-рый энергетич. барьер, либо диффузия, обусловленная наличием в кристалле термоакти-впров. подвижных вакансий (вакансио-нов). В первом случае показатель экспоненты в выражении для коэф. диффузии задаётся высотой барьера, а во втором - энергией активации вакансионов и, в отличие от обычных кристаллов, вообще не зависит от типа примеси. В области II движение П. является зонным, а длина свободного пробега.

П. в кристалле ограничена их столкновениями с тепловыми возбуждениями (напр., с фононами), число к-рых убывает при понижении Т. Это приводит к росту коэф. диффузии при охлаждении кристалла, что совершенно не свойственно для диффузии дефектов в обычных твёрдых телах. При низких темп-pax (область III) число фононов в кристалле мало и пробег П. определяется столкновениями П. между собой или с др. дефектами кристалла. В этой области коэф. диффузии П. не зависит от темп-ры и задаётся концентрацией П.

Все три области наблюдались экспериментально при изучении методом ядерного магнитного резонанса диффузии примесных атомов в кристалле Ширина энергетич. зоны П. оказалась крайне мала: в системе единиц, где k = 1,- порядка -К (для вакансионов в порядка 1 К). В результате энергия упругого взаимодействия П. между собой (каждый П. создаёт вокруг себя поле упругой деформации решётки, с к-рым взаимодействуют др. П.) по величине становится меньше ширины зоны только при очень больших расстояниях между П. При этом сечение рассеяния П. друг на друге оказывается аномально большим (

а- атомный размер), а коэф. диффузии в области III сложным образом зависит от концентрации ³ Не.

Лит.: Андреев А. Ф., Диффузия в квантовых кристаллах, "УФН", 1976, т. 118, с. 251. А. Э. Мейерович.