Экситонное состояние
Cтраница 4
Бесфононные линии излучения, возникающие при аннигиляции экситонов, также имеют конечную ширину, но эта ширина обусловлена не эффектом Допплера, а конечным временем жизни экситонных состояний. Это время жизни часто определяется вероятностью безызлучательных переходов, которая может быть значительно больше вероятности излуча-тельной рекомбинации. [46]
Соответствующая зависимость приведена на рис. 6.4.22. Было показано, что при низких интенсивностях носители рождаются в результате двухфотонного поглощения, а при больших интенсивностях происходит переход к фотоионизаиии промежуточного экситонного состояния, образующегося при двухфотонном поглощении. [48]
О том, что связанные состояния играют определенную роль при энергиях возбуждения, значительно превышающих порог фотоионизации, свидетельствует тот факт, что распад высоковозбужденного конечного состояния на два низколежащих экситонных состояния возрастает с энергией возбуждения ( см. разд. [49]
Хотя выше предполагалось, что уровень возбуждения примеси расположен вне экситонных зон матрицы, обсуждаемый эффект уширения оказался фактически возможным лишь благодаря тому, что в матрице под влиянием экситон-фононного взаимодействия в плотности экситонных состояний появляется хвост. В то же время наличие в кристалле близких или совпадающих по энергии состояний требует, вообще говоря, также учета их конфигурационного взаимодействия. В случае EQ-E М этот эффект мал, так что матрица выступает в качестве диссипативной подсистемы, взаимодействие с которой приводит главным образом к уширению линий примесного поглощения. Однако для высоковозбужденных состояний примеси, энергии которых оказываются внутри какой-либо экситонной зоны матрицы либо попадают в область спектра, отвечающую возбуждению в матрице, например, диссоциированной электрон-дырочной пары, конфигурационное взаимодействие состояний оказывается важным. Как было показано Фано [184], это взаимодействие для подсистемы с дискретным ( в нашем случае это примесь; этот случай рассмотрен в [ 185а ]) и непрерывным ( матрица) спектрами влияет на форму полос поглощения, приводя к так называемым антирезонансам, а также существенно изменяя, в некоторых случаях, характер диссипации примесных возбуждений. Полученные в [184] результаты оказываются полезными также при обсуждении экситонных спектров поглощения в чистых кристаллах ( см. [1856]; там речь идет об экситонном поглощении, которое накладывается на поглощение, обусловленное зона-зонными переходами), а также при рассмотрении механизмов экситон-экситонных столкновений ( гл. [50]
В кристаллах типа антрацена с подвижностью носителей порядка 1 см2 В 1 с 1 парная рекомбинация происходит быстро ( 10 - с), начальное ионизованное состояние синглетно, и поэтому при начальной рекомбинации в экситонные состояния преимущественно образуются синглет-ные, а не статистически более вероятные триплетные экситоны. Однако это не всегда наблюдается в органических твердых телах и не обязательно для парной рекомбинации носителей в органических жидкостях. Критическим фактором, определяющим отношение концентраций триплетных и синглетных состояний, является отношение времен рекомбинации и дефа-зировки спинов рекомбинирующих ионов. Дефазировка может происходить в результате взаимодействия триплетных состояний с фононами решетки; в твердых телах типа антрацена по оценкам на это требуется около 10 - 8 с. В твердых телах типа антрацена начальная рекомбинация дырок и электронов, находящихся в основном состоянии, заканчивается за несколько пикосекунд, следовательно, в этом случае должна преобладать рекомбинация в синглетное состояние. Однако при возбуждении рентгеновским излучением было обнаружено [47], что отношение концентраций синглетных и триплетных экситонов близко к единице, что приписывается авторами действию эффективной спин-решеточной релаксации в высоковозбужденных состояниях. [51]
Чтобы объяснить это соотношение, а также явление фотопроводимости в комплексах с переносом заряда, авторы работы [2] предложили диаграмму энергетических уровней, показанную на рис. 10.13. Поглощение в полосе с переносом заряда приводит к появлению экситонного состояния, в котором пара носителей тока локализована на соседних молекулах. Низшее состояние проводимости характеризуется наличием далеко удаленных донорного и акцепторного ионов, которые не взаимодействуют между собой электростатически. Поэтому носитель заряда, связанный с акцепторным ( или донорным) центром, может свободно или почти свободно перемещаться к соседнему нейтральному акцептору ( или донору), принимая участие в процессе проводимости. [52]
Эти критические точки являются сильно анизотропными, имеют одну тяжелую массу и соответствуют состояниям в произвольных точках вдоль линии симметрии в зоне Бриллюэна. Зонные и экситонные состояния для крити-иеских точек Е и Е -) - Д не столь хорошо изучены, как для состояний Ей и Ео АО, и теоретические предсказания более сложны. [53]
Можно ожидать, что особенность в одной точке k - простран-ства будет приводить к возникновению края поглощения ( где поглощение либо увеличивается, либо уменьшается с энергией фотона), тогда как для того, чтобы объяснить существование максимума поглощения, требуется предположить наличие двух особенностей с мало различающимися энергиями. Считается, что экситонные состояния ( описанные в разд. Филлипс [573] высказал предположение, что экситонные состояния должны быть связаны не только с параболическими краями, но также и с седловыми точками, в последнем случае можно ожидать, что экситоны будут образовывать метастабильные состояния. [54]
Как видно из рис. 2.3.1, молекулярные энергетические уровни ионизованных состояний являются основой для образования зон носителей заряда в кристалле. Как и в случае экситонных состояний в кристалле, под действием межмолекулярного взаимодействия снимается вырождение и у молекулярных ионных состояний, что приводит к образованию зон разрешенных состояний носителей. [55]
Как видно, на коротковолновом крае контура линии имеется некоторое расхождение теории и эксперимента. Оно связано с расщеплением основного экситонного состояния. Расстояние между подуровнями равно 0 8 мэв. [56]
Прямые оптические переходы на эти экситонные состояния запрещены в силу условия сохранения К. [57]
Прямые оптические переходы на эти экситонные состояния запрещены в силу условия сохранения / С. [58]
Страницы: 1 2 3 4