флуктуон

ФЛУКТУОН - составная квазичастица ,образуемая в среде электроном, локализованным в потенц. яме, возникшей в результате флуктуации к--л. параметра среды. В отсутствие электронов такая флуктуация приводит к возрастанию термодинамич. потенциала системы и, возникнув, через нек-рое время «рассасывается». При наличии электронов возможна стабилизация флуктуации путём захвата электрона соответствующей потенц. ямой, поскольку при локализации электрона в яме его энергия понижается (в случае кристалла это понижение энергии можно рассматривать как результат перехода электрона из зоны проводимости в локализованное состояние, расположенное в запрещённой зоне, см. Зонная теория ).Если понижение энергии электрона при его локализации превосходит по величине повышение термодинамич. потенциала, обусловленное возникновением флуктуации, то образование флуктуации с локализованным вблизи неё электроном будет термодинамически выгодным. При определ. значениях параметров область локализации электрона (радиус Ф.) захватывает большое число атомов, так что Ф. может быть макроско-пич. квазичастицей. Ф. является обобщением понятия по-лярона.

В полупроводниковых растворах (твёрдых или жидких) Ф. может образовываться вблизи области повышенной концентрации (кластера) того из компонентов, с атомами к-рого электрон сильнее взаимодействует. Возникающий кластер, состоящий преим. из атомов одного компонента, оказывается стабильным, даже если прямое взаимодействие между атомами не играет роли; атомы во флуктуон-ном кластере связаны силами косвенного взаимодействия, обусловленного локализованным электроном (см. Автолокализация).

В магнитных полупроводниках Ф. может быть связан с флуктуацией намагниченности, образуя ферромагн. область в парамагнетике или область повышенной намагниченности в ферромагнетике. При этом обменное взаимодействие электронов проводимости с электронами незаполненных оболочек магн. атомов стремится повернуть спины магн. атомов параллельно (или антипараллельно) спину автолокализованного электрона; последний, в свою очередь, находится в эфф. поле, созданном ориентирован-

ными спинами и образующем потенц. яму, в к-рой он локализуется, переходя во флуктуонное состояние.

Примером образования Ф. является также флуктуацион-ное возникновение вакансии в кристалле с широкой запрещённой зоной, сопровождающееся захватом электрона из зоны проводимости на вакансионный уровень в запрещённой зоне; если глубина залегания уровня под дном зоны проводимости превосходит свободную энергию образования вакансии, связанное состояние вакансии и электрона оказывается устойчивым.

Ф. термодинамически выгоден в ограниченной области темп-р, обычно не захватывающей низкие темп-ры. Переход большинства электронов во флуктуонные состояния может происходить в узком интервале темп-р и проявляться в виде размытого электронного фазового перехода.

Образование Ф. облегчено в системах с легко изменяющимися внутр. параметрами, в к-рых возникновение флуктуации не приводит к значит, возрастанию термодина-мич. потенциала. Такая ситуация имеет место, напр., вблизи точки фазового перехода (см. Фазой).

Во внеш. электрич. поле на локализованный электрон действует сила, вызывающая постулат, движение электрона вместе с окружающей его областью изменённого параметра. Поэтому Ф. могут играть роль свободных носителей заряда. Обычно флуктуонные состояния отделены от состояний зонных электронов потенц. барьером, так что Ф. могут фигурировать в качестве носителей заряда одновременно с зонными электронами. Ф. не обладают обычным механизмом подвижности, т. к. эфф. длина пробега Ф. меньше их радиуса. Движение Ф. сопровождается диффузией атомов или спинов либо вязким течением в среде. Поэтому подвижность Ф. нельзя рассчитать, решая кинетическое уравнение, а необходимо использовать подход, при к-ром вычисляется энергия, диссипирующая в среде при постулат, движении Ф. При значит, концентрациях носителей заряда может стать существенным взаимодействие Ф. друг с другом. Оно приводит к образованию флук-туонных комплексов, содержащих два (бифлуктуоны) и более электрона.

Переход электронов во флуктуонные состояния может резко изменять все электронные свойства вещества (кине-тич., оптич., фотоэлектрич.), магн. свойства полупроводников с нескомпенсир. спинами атомов, кинетику фазовых превращений, положение линий фазового равновесия и т. д.

Лит.: Кривоглаз M. А., Флуктуонные состояния электронов, «УФН», 1973, т. 111, с. 617. Э. M. Эпштейн.

   <<      Предметный указатель      >>