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, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.