биэкситон

БИЭКСИТОН - связанное состояние двух экситонов (простейший экситонный комплекс), напр. Френкеля экситоны или Ванъе - Momma экситоны. Б., образованные из двух экситонов Френкеля, наблюдались в антиферромагнитной -модификации кристаллического O₂ [1]. Наиб. исследованы Б. Ванье - Мотта [2]. Эти четырёхчастичные образования занимают по энергии связи промежуточное положение между молекулой H₂ и бипозитронием (см. Позитроний ).Б. существует во всей области значений параметра ( -эффективные массы электрона и дырки).

Предполагается, что , т. е. 0<<1. При этом его энергия связи монотонно возрастает от ( - энергия связи каждого экситона Ванье - Мотта) при (бипозитроний) до при (молекула H₂). По-видимому, при величина может значительно увеличиваться за счет взаимодействия частиц через т. н. виртуальные фононы (т. е. через деформацию решётки, вызываемую частицами, входящими в Б.), а также за счёт короткодействующего притяжения между электронами и дырками. Б. в кристаллах, в которых разрешены прямые излучательные (бесфононные) переходы в осн. состояние экситона, обнаруживаются по спектрам люминесценции, отвечающим переходам Б.экситон; они наблюдаются также в спектрах поглощения, соответствующих обратным переходам экситонБ.

Высокая интенсивность линий, т. е. большая вероятность этих переходов, обеспечивается тем, что им отвечает гигантская сила осциллятора, к-рая в расчёте на один рождающийся Б. примерно равна силе осциллятора экситонного перехода в объёме кристалла порядка объёма Б. [3]. В. имеют короткое время жизни. Др. путь обнаружения Б. состоит в наблюдении их двухфотонного рождения (см. Многофотонные процессы ),вероятность к-рого резонансно велика из-за малости [4]. Такие процессы изучены на Б. в CuCl и CuBr [5].

В полупроводниках с многодолинной структурой спектра типа Si и Ge (см. Многодолинные полупроводники)образованию заметных концентраций Б. препятствует конкуренция с электронно-дырочными каплями (см. Электронно-дырочная жидкость ),обладающими большей энергией связи, чем Б. В Si Б. были обнаружены только при сильной одноосной деформации, снимающей вырождение зон и вследствие этого повышающей стабильность Б. по сравнению с каплями. T. к. эффективное парное взаимодействие между Б. в ряде случаев соответствует отталкиванию, высказано предположение о возможности их бозе-конденсации [6].

Если рассматривать термин "экситон" в широком смысле этого слова как бестоковое одноимпульсное элементарное возбуждение в кристалле, то к Б. должны быть отнесены также связанные состояния двух магнонов (спиновые комплексы Бете) или двух фононов (бифононы). Возможны также гетерокомплексы - связанные состояния двух экситонов разл. типа, напр. виброн - связанное состояние молекулярного электронного экситона и внутр. фонона (см. Вибронные возбуждения в молекулярных кристаллах). Механизм взаимодействия зависит от природы экситонов, образующих Б., напр. для бифононов он определяется энгармонизмом колебаний кристаллич. решётки. Бифононы наблюдались в кристаллич. параводороде [7] и ряде др. кристаллов [7]. Связанные состояния электронного экситона и магнона обнаружены в антиферромагнетиках [ 8].

Лит.: 1)Гайдидей Ю. Б. и др., Бимолекулярные экситонные состояния в альфа-кислороде, "Письма в ЖЭТФ", 1973, т. 18, с. 164; 2) Mоскаленко С. А., К теории экситона Мотта в телочно-галоидных кристаллах, "Оптика и спектроскопия", 1958, т. 5, с. 147; 3) Гоголин A. A., Pашба Э. И., Влияние взаимодействия экситонов на экситонные спектры, "Письма в ЖЭТФ", 1973, т. 17, с. 690; 4) Hanamura E., Giant two-photon absorption due to excitonic molecules, "Solid State Communs", 1973, v. 12, p. 951; 5) Грюн Дж. Б., Хенерлаге Б., Леви Р., Биэкситоны в CuCl и родственных системах, в кн.: Экситоны, под ред. Э. И. Рашбы и M. Д. Стерджа, M., 1985; 6) Тимофеев В. В., Свободные многочастичные электронно-дырочные комплексы в непрямозонных полупроводниках, там же; 7) Белоусов М. В., Колебательные экситоны Френкеля, там же; 8) Tанабе Ю., Аойяги К., Экситоны в магнитных диэлектриках, там же.

Э. И. Рашба.

   <<      Предметный указатель      >>