Interested Article - Экситон

marybeth
  • 2021-04-21
  • 1

Эксито́н ( лат. excito — «возбуждаю») — квазичастица , представляющая собой электронное возбуждение в диэлектрике , полупроводнике или металле , мигрирующее по кристаллу и не связанное с переносом электрического заряда и массы . Понятие об экситоне и сам термин введены советским физиком Я. И. Френкелем в 1931 году, им же разработана теория экситонов , а экспериментально спектр экситона впервые наблюдался в 1951 году (или в 1952 году ) советскими физиками Каррыевым Н.А., Е. Ф. Гроссом , результаты этого исследования опубликованы в 1952 году . Представляет собой связанное состояние электрона и дырки . При этом его следует считать самостоятельной элементарной (не сводимой) частицей в случаях, когда энергия взаимодействия электрона и дырки имеет тот же порядок, что и энергия их движения, а энергия взаимодействия между двумя экситонами мала по сравнению с энергией каждого из них. Экситон можно считать элементарной квазичастицей в тех явлениях, в которых он выступает как целое образование, не подвергающееся воздействиям, способным его разрушить.

Экситон может быть представлен в виде связанного состояния электрона проводимости и дырки, расположенных или в одном узле кристаллической решётки ( экситон Френкеля , a * < a 0 , a * — радиус экситона, a 0 — период решётки), или на расстояниях, значительно больше междуатомных ( экситон Ванье — Мотта , a * ≫ a 0 ). В полупроводниках, за счёт высокой диэлектрической проницаемости , существуют только экситоны Ванье — Мотта. Экситоны Френкеля применимы, прежде всего, к молекулярным кристаллам .

Полупроводниковые приборы на основе экситонных переходов

В объёмных полупроводниках экситонные состояния проявляются только при глубоком охлаждении образцов, что препятствует их использованию. В тонкоплёночных полупроводниковых структурах, напротив, экситонные состояния хорошо выражены при комнатной температуре. Заданным образом изменяя размеры наноструктур, можно изменять энергию связи и другие параметры экситонов и, таким образом, осуществлять управление экситонами в низкоразмерных структурах и создавать приборы на основе физических процессов с участием экситонов .

Так, разработан прибор, совмещающий функции электрооптического переключателя и детектора излучения на экситонном переходе. Принцип его работы заключается в том, что спектр поглощения экситонов в тонких слоях арсенида галлия при поперечном электрическом поле сдвигается в красную область в силу эффекта Штарка в системе с квантовыми ограничениями. За счёт изменения поглощения внешнее напряжение может модулировать интенсивность проходящего через полупроводник света на частоте экситонного перехода.

Детектирование излучения происходит за счёт распада на электроны и дырки экситонов, образовавшихся при резонансном возбуждении за счёт излучения .

Созданы и другие приборы, в которых роль среды, осуществляющей обработку информации, вместо электронного газа играет экситонный газ: оптические модуляторы, фазовращатели, переключатели, (англ.) ( и лазеры .

Экситоника

Область науки и техники, которая изучает технические устройства на основе использования свойств экситонов, называют экситоникой.

Примечания

  1. . Дата обращения: 2 июня 2014. 2 июня 2014 года.
  2. .
  3. .
  4. Френкель Я. И. О поглощении света и прилипании электронов и положительных дырок в кристаллических диэлектриках // Журнал экспериментальной и теоретической физики. — 1936. — Т. 6 . — С. 647 .
  5. Алфёров Ж. И. // Успехи физических наук . — Российская академия наук , 2002. — Т. 172 , № 9 . — С. 1072 . 11 мая 2019 года.
  6. .
  7. Гросс Е. Ф., Каррыев Н. А. Поглощение света кристаллом закиси меди в инфракрасной и видимой части спектра // Доклады Академии наук СССР. — 1952. — Т. 84 . — С. 261 .
    Гросс Е. Ф., Каррыев Н. А. Оптический спектр экситона // Доклады Академии наук СССР. — 1952. — Т. 84 . — С. 471 .
  8. Киттель Ч. Введение в физику твёрдого тела. — М. : Наука, 1978. — С. 639. — 791 с.
  9. Белявский В. И. . // Соросовский образовательный журнал . — 1997. — № 5 . — С. 93—99 . 29 апреля 2014 года.
  10. Днепровский В. С. , Жуков Е. А. , Муляров Е. А. , Тиходеев С. Г. . // ЖЭТФ . — 1998. — Т. 113 , № 2(8) . — С. 700—710 . — ISSN .
  11. Днепровский В. С. . // Соросовский образовательный журнал . — 2000. — Т. 6 , № 8 . — С. 88—92 . 4 марта 2016 года.
  12. Andreakou P. et. al. Optically controlled excitonic transistor (англ.) // Applied Physics Letters : journal. — 2014. — Vol. 104 , no. 9 . — P. 091101 . — doi : .
  13. Kuznetsova Y. Y. et. al. All-optical excitonic transistor (англ.) // Optics Letters : journal. — 2010. — Vol. 35 , no. 10 . — P. 1587—1589 . — doi : . — .
  14. Лозовик Ю. Е. . // Успехи физических наук . — Российская академия наук , 2001. — Т. 171 , № 12 . — С. 1373—1376 . — ISSN . — doi : . 31 марта 2013 года.

Литература

  • Силин А. П. // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров . — М. : Большая российская энциклопедия , 1999. — Т. 5: Стробоскопические приборы — Яркость. — С. 501−504. — 692 с. — 20 000 экз. — ISBN 5-85270-101-7 .
  • Брандт Н. Б. , Кульбачинский В. А. — Квазичастицы в физике конденсированного состояния. — М. : ФИЗМАТЛИТ, 2005
  • Агранович В. М. , Гинзбург В. Л. Кристаллооптика с учётом пространственной дисперсии и теория экситонов, М., 1965
  • Нокс Р. Теория экситонов, М., Мир, 1966
  • Воронов В. К. , Подоплелов А. В. Современная физика, М., КомКнига, 2005, ISBN 5-484-00058-0
  • J. Frenkel. On the transformation of light into heat in solids. I (англ.) // Physical Review : journal. — 1931. — Vol. 37 , no. 1 . — P. 17—44 .
  • J. Frenkel. On the transformation of light into heat in solids. II (англ.) // Physical Review : journal. — 1931. — Vol. 37 , no. 10 . — P. 1276—1294 .

См. также

Источник —

marybeth
  • 2021-04-21
  • 1
  • Tags:

Same as Экситон

The title for the last searches