Теория экситонов - Агранович В.М.
Скачать (прямая ссылка):
окрестности частоты, удовлетворяющей условию е(со) = -1,
появляется ветвь экситонов, для которых процесс превращения в
фотон запрещен (нижняя ветвь на
рис. 20, см. также рис. 19; для этих экситонов (f" = 0).
Однако, как было показано выше, в этой же области спектра
появляется новая ветвь экситонов, для которой величина (?" ф 0
(верхняя ветвь на рис. 20). Эти экситоны обладают сравнительно
малым временем жизни относительно процесса превращения в
фотоны.
Аналогично можно рассмотреть роль запаздывания и для
экситонов, у которых при неучете запаздывания напряженность
электрического поля равна нулю.
И в этом случае при учете запаздывания зона поверхностных
экситонов расщепляется на две зоны, состояния которых являются
смесью кулоновских экситонов и фотонов. При этом только
верхняя ветвь (где с?' > hkc) обладает радиационной шириной. В
связи со сказанным отметим, что спектрально поверхностные
экситоны *) могут быть идентифицированы лишь в таких кри-
сталлах и в таких областях спектра, где поглощение света,
обусловленное "объемными" экситонами, достаточно слабо. Такая
ситуация возможна, если расстояние между частотами объемных и
поверхностных экситонов превосходит сумму ширин отвечающих им
полос поглощения. Однако это условие не является единственным.
Существенно также, чтобы время жизни поверхностного экситона
не сводилось только к радиационной ширине, а определялось
также и иными про-
Рис. 20.
*) Попытка экспериментального обнаружения поверхностных
экситонов на основе изучения спектров поглощения была
предпринята в работе Катула и Цалана [17].
§ 5] МИКРОСКОПИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ПРИ УЧЕТЕ ЗАПАЗДЫВАНИЯ 273
*
цессами (например, взаимодействием с фононами*)). В противном
случае энергия света, перешедшая сначала в энергию
поверхностных экситонов, в дальнейшем превратится в отраженный
свет, так что "истинного" поглощения света в кристалле не
произойдет.
Если же время рассеяния поверхностного экситона на фононах
порядка времени превращения поверхностного экситона в фотон,
то в отраженном свете будут присутствовать также такие фотоны,
частота которых отличается от частоты первичного излучения,
падающего на кристалл. Изучение этого процесса неупругого
отражения света от кристалла, как экспериментальное, так и
теоретическое, еще, по-видимому, не проводилось. С его помощью
можно было бы получить информацию как о взаимодействии
поверхностных экситонов с фоио- нами, так и о самих
поверхностных фононах.
Выше поверхностные экситоны рассматривались в рамках теории,
в которой экситон-экситонное взаимодействие не принималось во
внимание. Это взаимодействие должно приводить к нелинейным
оптическим процессам с участием поверхностных экситонов, и их
рассмотрение может быть проведено аналогично тому, как это
было сделано в гл. V для объемных экситонов.
В настоящее время экспериментальное изучение поверхностных
экситонов в кристаллах находится лишь в зачаточном состоянии.
В то же время выяснение их роли при переносе энергии электрон-
ного возбуждения по поверхности кристалла, а также изучение
коллективных свойств поверхностных экситонов (см. в этой связи
гл. X), несомненно, было бы важным для физики экситонов.
Поэтому развитие экспериментальных методов исследования
поверхностных экситонов является в настоящее время весьма
актуальной проблемой.
*) В частности, под влиянием фононов возможны переходы из
состояний верхней ветви (см. рис. 20) в состояния нижней и
наоборот.
18 В. М. Arpadosuy
ГЛАВА IX
МИГРАЦИЯ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ В КРИСТАЛЛАХ § 1.
Механизмы переноса
Одним из основных экспериментальных методов изучения меж-
молекулярной миграции энергии в конденсированных средах
является изучение сенсибилизированной люминесценции.
Методы этих исследований, возникнув при изучении переноса
энергии в жидких растворах, в дальнейшем все шире стали при-
меняться также и при изучении переноса энергии в кристаллах. В
частности, Боуэн [1] впервые предпринял широкое изучение
влияния малых количеств примеси на люминесценцию молекулярных
кристаллов. Он показал, что люминесценция кристаллов наиболее
подвержена влиянию примесей, которые сильно поглощают свет в
области спектра люминесценции чистого кристалла. Наличие
подобных примесей понижает интенсивность люминесценции
основного вещества, причем это понижение интенсивности
сопровождается уменьшением длительности спада свечения
кристалла.
Некоторые из примесей, получив энергию от основного
вещества, сами способны люминесцировать (эта люминесценция как
раз и называется сенсибилизированной; при этом в качестве
возбуждающего люминесценцию излучения используется свет,
который поглощается главным образом только в основном
веществе). Одновременное изучение люминесценции основного
вещества и примеси в этих условиях позволяет оценить
эффективность переноса энергии к примесным молекулам, а также
разобраться в механизме этого явления*). Знание механизма
