Автолокализация. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

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. Автолокализация 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 температуры 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

. 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 температуpax 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.

Литература по автолокализации

Знаете ли Вы, что любой разумный человек скажет, что не может быть улыбки без кота и дыма без огня, что-то там, в космосе, должно быть, теплое, излучающее ЭМ-волны, соответствующее температуре 2.7ºК. Действительно, наблюдаемое космическое микроволновое излучение (CMB) есть тепловое излучение частиц эфира, имеющих температуру 2.7ºK. Еще в начале ХХ века великие химики и физики Д. И. Менделеев и Вальтер Нернст предсказали, что такое излучение (температура) должно обнаруживаться в космосе. В 1933 году проф. Эрих Регенер из Штуттгарта с помощью стратосферных зондов измерил эту температуру. Его измерения дали 2.8ºK - практически точное современное значение. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.