автолокализация

АВТОЛОКАЛИЗАЦИЯ (от греч. autos - сам и лат. localis - местный) квазичастиц в твёрдых телах - возникновение сильной деформации кристаллич. решётки вокруг квазичастицы (электрона проводимости, дырки, экситона), приводящее к её локализации в потенциальной яме, созданной деформацией. Предсказана Л. Д. Ландау в 1933 [1]. А. наступает, если связь квазичастицы с решёткой является достаточно сильной. Вследствие трансляционной инвариантности автолокализов. квазичастица сохраняет возможность перемещаться по кристаллу, но её эффективная масса значительно возрастает, а коэфф. диффузии обычно уменьшается.

Изменение энергетич. спектра квазичастиц зависит от соотношения между шириной разрешённой энергетич. зоны свободных кваэичастиц и величиной , где - частота колебаний кристаллич. решётки, наиб. сильно взаимодействующей с частицей. Если , то при А. зона разрешённых состояний на шкале энергий понижается на величину и сужается на величину . Качеств. перестройки спектра квазичастиц не происходит, и, если экспоненциальный фактор не слишком мал, спектр автолокализованных ("одетых") состояний квазичастицы сохраняет заметную ширину.

Энергетическая диаграмма кристалла при наличии автолокализации; волнистые линии изображают туннелиро-вание в автолокализованные состояния, штриховые линии - релаксацию.

Пример - экситон в молекулярных кристаллах (типа бензола), "одевание" к-рого происходит за счёт взаимодействия с внутр. фононами (см. Вибронные возбуждения ).Более интересен случай , когда спектр качественно перестраивается: под дном разрешённой зоны, к-рая в целом не разрушается, появляются автолокализов. состояния (рис.). Ниже обсуждается этот случай.

Автолокализов. состояния могут быть как большого (по сравнению с постоянной решётки), так и малого радиуса; радиус зависит от типа квазичастицы, закона её взаимодействия с фононами и размерности системы [2-5]. Примеры автолокализов. состояний большого радиуса - т. н. континуальный полярон, автолокализов. состояния в одномерных системах [2], фазоны. Обычно автолокализов. состояния имеют малый радиус. Это - поляроны в окислах переходных металлов [4], автолокализов. дырки в щёлочно-галоидных кристаллах [3], экситоны в кристаллах инертных элементов [5] и т. д. С ростом темп-ры Т зонный механизм переноса сменяется прыжковым.

Свободные и автолокализов. состояния квазичастиц в кристалле сосуществуют. Они разделены энергетич. барьером W, связанным с затратой энергии на образование потенциальной ямы, к-рая может "захватить" квазичастицу. Барьер возникает в трёхмерных системах, когда взаимодействие квазичастиц с фононами является неполяризационным (в случае полярона А. идёт без барьера). Автолокализационный барьер эффективен вплоть до высоты . Для описания связи квазичастиц с фононами удобно ввести параметры и . А. наступает, когда . Величина характеризует рассеяние свободных квазичастиц. Из-за малости параметр даже при . Это приводит к слабому рассеянию свободных квазичастиц в условиях наличия А. Скорость превращения свободных квазичастиц в автоло-кализованные определяется при низких темп-pax тун-нелированием через автолокализационный барьер, при высоких - термоактивацией.

Сосуществование свободных и автолокализованных экситонов обнаружено в ряде веществ (иодиды щелочных металлов [3], отвердевшие инертные газы [5] и др.) по одновременному присутствию в спектре люминесценции двух типов собственного свечения.

Лит.: 1) Ландау Л. Д., Собр. трудов, т. 1.М., 1969, с. 90; 2) Рашба Э. И., Автолокализация экситонов, в кн.: Экситоны, М., 1985; 3) Лущик Ч. Б., Свободные и автолокализованные экситоны в щелочно-галоидных металлах. Спектры и динамика, там же; 4) Поляроны, М., 1975; 5) Савченко Е. В., Фуголь И. Я., Экситоны в атомарных крио-кристаллах, в кн.: Криокристаллы, К., 1983. Э. И. Рашба.

   <<      Предметный указатель      >>