бесфононные линии

БЕСФОНОННЫЕ ЛИНИИ - узкие линии в спектрах поглощения и испускания примесных центров люминесценции (атомов, ионов или молекул в кристаллич. или неупорядоченных твёрдых матрицах), возникающие при оптич. излучательных квантовых переходах между уровнями энергии центра и происходящие без участия фононов матрицы. В общем случае спектральная полоса, отвечающая электронному (для молекулярных центров - электронно-колебательному) переходу в примесном центре, состоит из узкого пика и относительно широкого спектрального распределения - фононного крыла (рис.), обусловленного переходами, сопровождающимися рождением или уничтожением фононов матрицы. Узкие Б. л. в спектрах примесных центров часто наз. оптич. аналогами резонансных линий в -спектрах, наблюдаемых при Мёссбауэра эффекте.

Относит. интенсивность Б. л. определяется Дебая- Уоллера фактором a:

где

I_бл и I_фк - интенсивности Б. л. и фононного крыла соответственно, T - абс. темп-pa, - т. н. взвешенная плотность фононных состояний частоты , представляющая собой произведение плотности фононных состояний на ф-цию электрон-фононной связи (квадрат смещения положения равновесия кристаллич. осцилляторов при электронном переходе в примесном

Схема уровней (вверху) и общий вид спектральной полосы (внизу) примесного центра (S₀ и S₁- основное и возбуждённое электронные состояния); - колебат. подуровни примесного центра; БФЛ - бесфононная линия, ФК - фононное крыло. Фононные уровни на рис. не изображены.

центре). Чем прочнее электрон-фононная связь, тем слабее Б. л. Повышение темп-ры приводит к ослаблению Б. л. и "перекачке" энергии в фононное крыло (суммарная интенсивность практически не зависит от темп-ры). В области темп-р, отвечающих условию ( n_макс- макс. частота фононов, участвующих в электрон-фононном взаимодействии), интенсивность Б. л. с повышением темп-ры падает экспоненциально. Электрон-фононное взаимодействие приводит также к температурному уширению и сдвигу Б. л.

При низких темп-pax Б. л. наблюдаются в спектрах кристаллов с ионами редкоземельных и переходных элементов, примесных щелочно-галоидных кристаллов, нек-рых молекулярных кристаллов с примесными молекулами и др. Ширина наблюдаемых Б. л. даже при гелиевых темп-pax обычно на 3 порядка превышает радиационную ширину, что в основном обусловлено неоднородностью кристаллич. матрицы. Методы селективной лазерной спектроскопии позволяют выявлять узкие Б. л. (шириной менее 10^-3 см^-1) в спектрах сложных соединений.

Лит.: Ребане К. К., Элементарная теория колебательной структуры спектров примесных центров кристаллов, M., 1968; Марадудин А., Дефекты и колебательный спектр кристаллов, пер. с англ., M., 1968; Перлин Ю. E., Цукерблат Б. С., Эффекты электронно-колебательного взаимодействия в оптических спектрах примесных парамагнитных ионов, Киш., 1974: Personov R. I., Site sekection spectroscopy of Complex Molecules in Solutions and Its Applications, в сб.: Spectroscopy and Excitation Dynamica of Condensed Molecular Sysmens, pt. 10, ed. by V. M. Agronovich and P. M. Hochstrasser, 1983. P. И. Персонов.

   <<      Предметный указатель      >>