Cтраница 2
Трудность диссипации сравнительно большой ( - 0 45 эВ) энергии, накопленной в адсорбционном комплексе. Для этого требуется не менее 10 фононов кремния. Кроме того, локальные колебания адсорбционного комплекса плохо связаны с фононами решетки. Перенос энергии возможен только вследствие ангармонизма связей. Затрудненность обмена энергии следует и из общих свойств неупорядоченных систем, одной из которых является поверхность. [16]
Захват носителей заряда является доминирующим фактором, определяющим подвижность носителя в кристалле и тем самым предельную величину проводимости. Однако даже в отсутствие примесей и дефектов в кристалле захват носителя в принципе возможен также в результате локального искажения решетки, вызванного самим носителем. Таким образом, перенос заряда зависит не только от наличия дефектов, но и от взаимодействия избыточного носителя с фононами решетки. В чистом кристалле можно обнаружить два резко выраженных предельных типа поведения избыточного заряда, зависящих от пространственной локализации этого заряда вследствие взаимодействия его с фононами. Локализованный заряд имеет значительно более низкую подвижность, для появления которой требуется энергия активации. В случаях когда подвижность равна - 1 см В с, возникает ситуация, при которой совокупность относительно малых воздействий может перевести носитель из делокализо-ванного в локализованное состояние. [17]
Если экстраполировать подвижность при комнатной температуре к 6 К по закону Т - то сечение, вычисленное по формуле (7.12), равно 0 3 - 10 - см. при условии, что средние длины свободного пробега, определяющие потери энергии и подвижность, равны. Такая экстраполяция и пренебрежение рассеянием на ионизованных примесных центрах оправданы, так как электрон может быть захвачен кулоновским центром только благодаря обмену энергией с фононами решетки. [18]
Видимый свет поглощается в кремнии на глубину около 0 1 мкм. Механизм поглощения состоит в резонансном взаимодействии с электронами. Квант оптической энергии поглощается электроном, который переходит на более высокий энергетический уровень. Возбужденные электроны сталкиваются с фононами решетки и другими электронами и обмениваются энергией. Посредством этих процессов поглощенная энергии передается кристаллической решетке в течение нескольких пикосекунд с последующим превращением в тепловую. Поглощенный лазерный луч разогревает часть образца, появляются тепловое расширение и механическое напряжение. При этом утечка тепла от освещенной зоны к прилегающим частям должна быть максимально уменьшена, что может быть достигнуто использованием лазеров, работающих в импульсном режиме. Если длительность импульса равна 1 мс, то только в течение этого времени имеет место утечка тепла. Эффект воздействия лазерного импульса зависит от его энергии. [19]
Поэтому лазерная генерация на линии R2 может быть получена с помощью, например, дисперсионных резонаторов, показанных на рис. 5.4. Из предыдущего рассмотрения очевидно, что рубиновый лазер работает по трехуровневой схеме и вместе с лазером на стекле с ионами Ег3 он составляет наиболее примечательный пример трехуровневого лазера. Заметим, что переход Ri, как уже упоминалось в связи с рис. 2.9, преимущественно однородно уширен при комнатной температуре. При этом уширение обусловлено взаимодействием ионов Сг3 с фононами решетки. Ширина перехода, измеренная на полувысоте, составляет Avo 11 см-1 при Т 300 К. Это делает рубин привлекательным материалом для получения генерации коротких импульсов при работе в режиме синхронизации мод. [20]
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. [21]
Первым механизмом однородного уширения линии мы рассмотрим тот, который обусловлен столкновениями. Он называется столкновительным уширением. В газах это уширение проявляется при столкновениях атома с другими атомами, ионами, свободными электронами или стенками резервуара. В твердых телах оно возникает за счет взаимодействия атома с фононами решетки. [22]
Равномерное движение носителя через кристалл может быть прервано несколькими путями. Так, например, любые нерегулярности структуры кристалла, обусловленные образованием вакансий, дислокаций, границ раздела зерен и т.п., приведут к рассеянию носителя и изменению его импульса. Кроме того, носители могут быть рассеяны на динамических искажениях решетки, вызванных температурными воздействиями, - это рассеяние носителя на фононах решетки. Рассеяние носителя на тепловых колебаниях схематично иллюстрирует рис. 2.6.1, фонон изображен на нем в виде пика на энергетической поверхности, который движущийся электрон не в состоянии преодолеть. Во взаимодействиях между фононом и носителем могут участвовать как акустические, так и оптические фононы. Каждый акт рассеяния может рассматриваться как процесс первого порядка, т.е. как одно-фононный процесс, или как процесс более высокого порядка, если в нем одновременно участвуют несколько фононов. Избыточные заряды могут также рассеиваться на инородных примесях, как заряженных, так и нейтральных. Учесть все эти процессы очень трудно. Поэтому в большинстве теоретических работ рассматривается какой-либо один из вышеперечисленных процессов, а остальными пренебрегают. [23]
Таким образом, экситонные механизмы передачи энергии должны быть наиболее вероятны при радиолизе молекул, имеющих поглощение в дальней УФ-области. Кроме того, экситонные эффекты сильнее должны проявляться на адсорбентах с малым размером частиц. Экситонный пик для у - А12О3 имеет максимум при 9 25 эВ, а максимум поглощения N2O лежит при 9 54 эВ, что создает благоприятные условия для реализации резонансных механизмов передачи энергии к адсорбированным молекулам. С экситонным механизмом также связано возрастание выхода продуктов радиолиза ( N2 и О -) с понижением температуры. Это обстоятельство обусловлено указанной выше способностью экситонов эффективно рассеиваться на фононах решетки. [24]