Cтраница 3
Следует подчеркнуть, что корреляция между членами выражения (2.4.6.01) малоощутима. Например, даже в настолько похожих друг на друга кристаллах, как AgCl и AgBr, наблюдаются совершенно разные картины: в кристаллах AgCl дырки и электроны самозахвачены ( дырка локализована на ионе серебра), в то время как в кристаллах AgBr при низких температурах обе частицы свободны. Это может объясняться более слабыми силами взаимодействия между ядром и внешними электронами в случае атома брома ( объем которого больше), вследствие чего сродство к электрону у него меньше, чем у хлора, а следовательно, и энергия связывания добавочного электрона ( дырка в Вг -) ниже, что в результате приводит к появлению свободной дырки. В случае галогенидов серебра следует учесть три основных фактора ( А. М. Стоунхэм, частное сообщение): ( а) поляризацию решетки хозяина ( включая квадрупольные члены, связанные с перемешиванием электронных состояний s и d в ионе серебра); ( б) ширину валентной зоны или величину эффективной массы ( следует ожидать, что существенный вклад в структуру валентной зоны дадут состояния Ag 4c / в противоположность кристаллам галогенидов щелочных металлов; ( в) эффект Яна - Теллера. [31]
Физический смысл величин R и U был рассмотрен выше. Значение можно приближенно вычислить для ионных кристаллов, у которых волновые функции одинаковых ионов почти не перекрываются и, следовательно, ширина разрешенных зон мала. Для этого [1,2] нужно подсчитать энергию, необходимую для того, чтобы удалить положительный ион из кристалла, добавить к нему электрон и полученный таким образом атом поместить в кристалл на место удаленного иона. Работа, которую нужно затратить, чтобы удалить ион из кристалла, может быть вычислена через энергию притяжения ионов, которая выражается через так называемую константу Маделунга, и энергию отталкивания. Эта работа равна ( Me2jr) - R, где г-расстояние между ионами, М - константа Маделунга, R - энергия отталкивания. При возвращении нейтрального атома в кристаллическую решетку электростатическая работа не затрачивается. Однако нужно добавить еще слагаемое, учитывающее поляризацию решетки, обусловленную отсутствием положительного заряда. [32]
Электрон, движущийся в металле при низких температурах, может электрическими силами деформировать - поляризовать кристаллическую решетку. Наблюдается некоторое смещение положительно заряжен пых ионов из их положений равновесия и некоторое изменение периодичности структуры решетки. Это существенно изменяет состояние электрона в такой решетке. Электрон оказывается окруженным облаком положительного заряда, притягивающегося к электрону. Величина этого положительного заряда превышает электронный заряд. Такой электрон вместе с окружающим его облаком имеет положительный заряд и будет притягиваться к другому электрону. При высоких температурах ничего этого происходить не может. Интенсивное тепловое движение разбрасывает части-щи, ликвидирует деформацию и поляризацию решетки, размывает облако положительного заряда и эффект межэлектронного Йитяжения прекращается. Заметим, что притяжение электронов друг к другу в веществе не противоречит законам физики. Если среда допускает, чтобы относительная диэлектрическая проницаемость была отрицательной ( в0), то одноименные заряды будут притягиваться. Кристаллическая решетка сверхпроводника является средой, в которой относительная диэлектрическая проницаемость становится отрицательной и тем самым одноименные заряды притягиваются. [33]
Рассмотрим подробнее характер этого взаимодействия. Электрон, движущийся в металле при низких температурах, может электрическими силами деформировать - поляризовать кристаллическую решетку. Наблюдается некоторое смещение положительно заряженных ионов из их положешш равновесия и некоторое изменение периодичности структуры решетки. Это существенно изменяет состояние электрона в такой решетке. Электрон оказывается окруженным облаком положительного заряда, притягивающегося к электрону. Величина этого положительного заряда превышает электронный заряд. Такой электрон вместе с окружающим его облаком имеет положительный заряд и будет притягиваться к другому электрону. При высоких температурах ничего этого происходить не может. Интенсивное тепловое движение разбрасывает частицы, ликвидирует деформацию и поляризацию решетки, размывает облако положительного заряда и эффект межэлектронного притяжения прекращается. [34]