Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ГИГАНТСКИЕ СИЛЫ ОСЦИЛЛЯТОРА

ГИГАНТСКИЕ СИЛЫ ОСЦИЛЛЯТОРА

ГИГАНТСКИЕ СИЛЫ ОСЦИЛЛЯТОРА - возникают, когда оптически создаваемый экситон рождается в связанном состоянии. Это может быть связанное состояние экситона с примесным центром (экситонно-примесный комплекс - ЭПК) либо с др. квазичастицей (с др. экситоном, магноном, фононом и др.). Необходимо только, чтобы энергия связи , где - ширина экситонной зоны (рис.).

В спектроскопии силой осциллятора f наз. безразмерный параметр, пропорц. интенсивности оптич. перехода (произведение квадрата матричного элемента перехода на разность населённостей уровней) [1]. Возникновение Г. с. о. проявляется в том, что интенсивность поглощения света с образованием ЭПК (в расчёте на 1 примесный центр) значительно превышает интенсивность собственного экситонного поглощения f _э (в расчёте на элементарную ячейку) [2]. Между силами осцилляторов соответствующих переходов существует приближённая связь . Отсюда всякий раз, когда , т. е. когда уровень ЭПК является "мелким".

Схема энергетических уровней и оптических переходов. - основное состояние кристалла; - ширина экситонной зоны; - уровень экситонно-примесного комплекса с энергией связи . Схема соответствует случаю, когда состояние экситона с квазиимпульеом k=0, в к-рое разрешен оптический переход (волнистые линии), находится на дне экситонной зоны.

Физ. механизм возникновения 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.

Возникновение Г. с. о. наблюдалось на молекулярных экситонах[3], Ванъе - Momma акситонах в полупроводниках (где f _эпк/f _э~10⁴, [4, 5]), на колебательных экситонах [6] и магнитных возбуждениях в магнитоупорядоченных кристаллах [7]. Следствие Г. с. о.- короткие радиац. времена жизни ЭПК ; в прямозонных полупроводниках ~10^-9-10^-10 с, поэтому ЭПК являются осн. каналом низкотемпературной излучат. рекомбинации. Аналогичные явления наблюдались на биэкситонах (Г. с. о. для оптич. превращения экситона в биэкситон и короткое радиац. время жизни биэкситона).

Лит.:1) Блохинцев Д. И., Основы квантовой механики, 6 изд., M., 1983; 2) Pашба Э. И., Теория примесного поглощения света в молекулярных кристаллах, "Оптика и спектроскопия", 1957, т. 2, с. 568; 3) Броуде В. Л., Pаш6а Э. И., Шека E. Ф., Аномальное примесное поглощение вблизи экситонных полос молекулярных кристаллов, "ДАН СССР", 1961, т. 139, с. 1085; 4) Hеnry С. H., Nassau K., Lifetimes of bound excitons in CdS, "Phys. Rev., Ser. B", 1970, v. 1, p. 1628; 5) Тимофеев В. Б., Яловец Т. Н., Аномальная интенсивность экситонно-примесного поглощения в кристаллах CdS, "ФТТ", 1972, т. 14, с. 481; 6) Белоусов M. В., Погарев Д. E., Шултин А. А., Количественное исследование колебательных спектров изотопносмешанных кристаллов нитрата натрия, "ФТТ", 1978, т. 20, с.1415; 7) Еременко В. В. и др., Перестройка спектра магнитных возбуждений антиферромагнитного CoF₂. с примесью MnF₂ малой концентрации, "ЖЭТФ", 1982, т. 82, с. 813.

В. Б. Тимофеев.