Исследование экситонных спектров поглощения в полупроводниковых кристаллах с учетом ангармонизма фононов

• Автор: Шепета, Александр Макарович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Черновцы
• Количество страниц: 135 c. : ил

Глава I. ДИНАМИКА КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ С УЧЕТОМ

АНГАРМОНИЗМА КОЛЕБАНИЙ АТОМОВ

§ I. Общие результаты ангармонического приближения

§ 2. Параметры связи и потенциальная энергия

взаимодействия атомов

§ 3. Модели для расчета ангармонических

эффектов
Глава II. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СВЕТА С ИЗОТРОПНЫМ КРИСТАЛЛОМ В ОБЛАСТИ ОСНОВНОГО ЭКСИТОННОГО ПОГЛОЩЕНИЯ С УЧЕТОМ АНГАРМОНИЧЕСКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ

§ I. Гамильтониан задачи. Система уравнений для

функций Грина

§ 2. Расчет спектральных характеристик экситонной полосы поглощения

§ 3. Форма экситонной полосы поглощения при
учете ангармонизма фононов
Глава III. ВЛИЯНИЕ АНГАРМОНИЗМА НА ЭКСИТОННЫЕ СПЕКТШ ПОГЛОЩЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ ИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЗМОВ ПОГЛОЩЕНИЯ
§ I. Исследование влияния ангармонизма фононов на экситонные спектры анизотропных кристаллов

§ 2. Вычисление температурных зависимостей
полуширины и сдвига
§ 3. Исследование поглощения света с участием непрямых "вертикальных" экситонных переходов
§ 4. Температурные аномалии экситонных спектров слоистых кристаллов
Глава IV. ИНТЕГРАЛЬНАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ ИК-ПОГЛОЩЕНИЯ
В ПРИМЕСНЫХ ИОННЫХ КРИСТАЛЛАХ
§ I. Постановка задачи
§ 2. Расчет интегральной интенсивности ИК-погло-щения с учетом ангармонизма межатомных с и л
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИМЕЧАНИЕ

Прогресс, достигнутый в теоретическом и экспериментальном исследовании оптических свойств твердых тел, во многом связан с исследованием их экситонных спектров, свойств экситонов, с влиянием различных взаимодействий на экситонный спектр. В последнее время возрос интерес к исследованию проблемы экситонов в твердых телах в связи с усовершенствованием техники эксперимента, использованием лазеров и улучшением технологии получения чистых монокристаллов.
Существует два подхода к теоретическому рассмотрению задачи об экситонах в кристалле, соответствующие приближениям сильной и слабой связи. В их рамках и возникли, соответственно,представления об экситонах малого и большого радиусов.
Метод сильной связи в задаче об экситоне широко и успешно применялся при исследовании молекулярных кристаллов [4, 26-31].
В результате проведенных исследований было показано, что в кристалле с Г) молекулами в элементарной ячейке невырожденные уровни расщепляются на Г1 экситонных зон (давыдовское расщепление).
Это позволило экспериментально однозначно определить наличие экситонных состояний в молекулярных кристаллах. Первые убедительные экспериментальные исследования экситонов Френкеля выполнены в работах [п, 87, 99, 124].
Приближение слабой связи особенно хорошо работает применительно к кристаллам, в которых область возбуждения распространяется на большое число элементарных ячеек. Этот подход первоначально был развит Ванье [152] и Моттом [12б] и развивался далее в работах [22, 32, 38, 39, 58, 69, 83, 84, 90, 147]. В диэлект-

2[1£>3
(2.23)
** ^ ^ +^^&’5Х<+2‘30
•V* 4)
£<Н Е?СйоЗ

^1 [|<з] Етед
-г IV !< А,-ЧХ( +-*Ч)0+Д
4*1
'X /1 ~
Ч) Е 1Ч[ох1 ^[»3 (2.24)
Чтобы найти аналитические выражения для (2.23) и (2.24),необходимо задать явный вид законов дисперсии для экситонов и фононов, а также их функций связи.
Как известно [32, 83^, для экситонов Ванье-Мотта, которые возникают в ионных и полупроводниковых кристаллах, справедливо приближение эффективной массы, поэтому их закон дисперсии можно записать в виде:
с Р 1>*£г_
= П0 + )
(2.25)
где Н0 - энергия дна зоны; ^ ,т - волновой вектор и эффективная масса экситона. Последняя может, вообще говоря, быть как положительной, так и отрицательной.
В случае рассмотрения взаимодействия экситонов с оптическими фононами, будем пренебрегать дисперсией оптических колебаний
(2.26)