Структуры электронных систем на деформируемых цепочках

• Автор: Матвеенко, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 134 c. : ил

Еведение

Глава I. СЕЕРХСТРУКТУРЫ Е ОДНОМЕРНЫХ СИСТЕМАХ. ОБЩИЕ

РЕЗУЛЬТАТЫ

Глава П. ЭФФЕКТ ПАЙЕРЛСА Е ПРОВОДЯЩИХ ПОЛИМЕРАХ . . . .

§ I. Диэлектрики комбинированного типа . . . .

§ 2. Оптическое поглощение в проводящих полимерах

Глава III. СПИНОЕЫЕ СОСТОЯНИЯ Е ДИЭЛЕКТРИКЕ ПАЙЕРЛСА

§ I. Влияние дисперсии фононов на амплитудные солитоны и периодические сверхструктуры в

системе Пайерлса-Фрелиха

§ 2. Спиновые состояния в дискретной модели

Пайерлса
Глава IV. ЭФФЕКТ ПАЙЕРЛСА В СИСТЕМАХ С РАСЩЕПЛЕННЫМ
ЭЛЕКТРОННЫМ СПЕКТРОМ
Глава V. ТОЧНО РЕШАЕМЫЕ ДИСКРЕТНЫЕ МОДЕЛИ: ПОЛИФЕНЙЛЕН ЗАКШОЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ЕЕЕДЕНИЕ
Исследование различных квазиодномерных материалов с периодическими сверхструктурами в течение последних 10-15 лет составляет одну из наиболее быстро развивающихся областей физики твердого тела . Первоначально интерес к одномерным соединениям был вызван предположением Луттла [1] о возможности наличия в них высокотемпературной сверхпроводимости.
Интенсивные экспериментальные исследования привели к открытию новых физических явлений» Наиболее общими являются структурная неустойчивость при низких температурах металлического состояния, предсказанная Пайерлсом в 1937 году [2] и эффекты проводимости Фрелиха [з] .проявляющиеся в аномально высокой диэлектрической проницаемости . Изучение легированных полимеров еыявило ряд особых свойств, которые согласно теоретическим представлениям , развитым в работах Бразовского [4,5*] , Шриффера и др. [б,7] , должны быть общими для всех материалов с пайерлсовскими структурами. Особые свойства рассматриваемых систем связаны в основном с аномально высокой плотностью состояний элементарных возбуждений и флуктуации в одномерном случае. В квазиодномерных системах это приводит к сильному взаимодействию электронов и фононов, проявляющемуся в эффектах автолокализации возбуждений и в существенной неоднородности основного состояния [4,5] . В большинстве квазиодномерных проводников наблюдаются решеточные сверхструктуры, приводящие к появлению щели на поверхности Ферми электронов. Теория этого явления часто строится на основе модели Пайерлса ^ I . В этой модели опускается прямое межэлектронное взаимодействие, но учитывается потенциал деформа-

ции решетки ^РСх) . Кроме того предполагается малость частоты соответствующей деформационной моды по сравнению с шиЕд . Это условие позволяет рассматривать деформации решетки как статические и не учитывать квантовых эффектов [”8] . Е результате модель Пайерл-са допускает корректное исследование на основе приближения самосогласованного поля.
Основное состояние и элементарные возбуждения одномерного диэлектрика Пайерлса исследовались теоретически на основе континуальных моделей Бразовским и др. в работах [5,9,10,11] . Было показано, что стационарными возбужденными состояниями являются амплитудные солитоны, которые рождаются в результате автолокализации электрона, возбужденного первоначально через оптическую щель 2 Д. . Оказалось, что свойства модели Пайерлса существенно зависят от числа заполнения электронных зон в металлической фазе. Так при ? Ф солитон несет однократно заполненное Ус - А локализованное состояние с энергией в центре запрещенной зоны, имеет заряд = О и СПИН $ = 1/2 При 9 = А кратность заполнения может быть любой 4 = 0 ,
А , 2. , а заряд и СПИН соответственно £$ = 6 , О & ,
5-0 , , 0 . Континуальные модели в наибольшей степени
применимы для описания легированного полимера транс-полиацетилена, заполнение электронной зоны 9 в котором можно менять в широких пределах 4 [б] .
Кроме континуальных моделей диэлектрика Пайерлса известны модель диэлектрика "комбинированного" типа [п], дискретная модель Пайерлса [12,13] , рассмотренная в глаЕе_У дискретная модель для описания полимера полифенилена [141 и др.
риной запрещенной зоны Ес '. «

При А сближаются частоты переходов с различными .В результате сумма переходов типа & приводит к нормальной сингулярности £аГсо) ~(и-2Ел) ^ свойственной фундаментальному поглощению для состояния Пайерлса с <р-^|
Частоты переходов также сближаются и приводят
к сингулярности ^ с (си-д) ^ ,соответствующей переходам из валентной зоны Е<~Л на локальные уровни Е~0 солитонов с концентрацией . В пределе с»^/у'р
переход с2 приобретает вид, свойственный фундаментальному краю поглощения для диэлектрика Пайерлса.
Запрет прямых Р -~Р дипольных переходов снимается при нарушениях периодической структуры. При в реальной системе периодическая структура должна переходить е систему случайно расположенных солитонов. Е э?ом случае переход & становится разрешенным, но пик поглощения размывается в области Ы'2д~.|-. . при с»£>/гГр нарушения структуры происходят лишь на больших расстояниях Г за
счет тепловых и квантовых флуктуаций и под действием случайных потенциалов. В результате переход £ станосится разрешенным (23), в конечной флуктуирующей системе, но с очень малой силой’ осциллятора.
Поглощение на редко расположенных солитонах было исследовано в работах [23,47-49] . В [23] получено поглощение из на солитонный уровень и замечено, что вертикальный переход при О5 - 2. А из А в С в присутствии одного солитона исчезает. Тем не менее, поглощение остается конечным за счет переходов с несохранением импульса. При конечной концентрации приближенные расчеты производились в [4?] для Периодического и в [48~ для случайного расположения оолитонов. Было найдено