Екситон

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Ексито́н (від лат. excito — збуджую) — квазічастинка, електронне збудження в напівпровіднику чи діелектрику, яке не переносить електричного заряду чи маси.

Фізична природа[ред.ред. код]

За своєю природою екситон — зв'язаний стан електрона й дірки, що мігрує по кристалу.

Хоча екситон складається з електрона та дірки, його треба розглядати як самостійну (не звідну) квазічастинку у випадках, коли енергія взаємодії електрона та дірки того ж порядку, що й енергія їхнього руху, а енергія взаємодії між двома екситонами мала в порівнянні з енергією кожного з них. Екситон можна вважати елементарною квазічастинкою в тих явищах, в яких він бере участь як єдина стійка система, що не зазнає на собі дій сторонніх чинників, які могли б його зруйнувати.

Екситон може бути представлений як зв'язаний стан електрона провідності та дірки, розташованих або в одному вузлі кристалічної ґратки (екситон Френкеля, a^* < a_0 \, , де  a^* \, — радіус екситона, a_0 \, — період ґратки), або на відстанях, значно більших за міжатомні (екситон Ваньє-Мотта, a^* \gg a_0).

В напівпровідниках, за рахунок великої діелектричної проникності існують тільки екситони Ваньє-Мотта, які утворюють воднеподібні серії рівнів. Екситони Френкеля застосовні перш за все до молекулярних кристалів.

Спіновий стан екситонів[ред.ред. код]

Обидві квазічастинки, які входять до складу екситона: електрон і дірка, є ферміонами, тобто мають напівцілий спін. Згідно з правилами додавання спінів сумарний спін екситона цілий, тобто екситон є бозоном. Екситони із рівним нулю сумарним спіном називаються синглетними. Екситони із сумарним спіном, який дорівнює одиниці, називаються триплетними. При випадковій зустрічі двох квазічастинок із напівцілим спіном імовірність утворення синглетного екситона дорівнює 1/4, трипленого — 3/4. Зазвичай триплетні екситони мають набагато більший час життя, ніж синглетні екситони, оскільки переходи з триплетних станів у синглетний основний стан кристалу заборонені правилами відбору.

Екситони в аморфних матеріалах[ред.ред. код]

Поняття екситона застосовується також для опису безструмових збуджень у речовинах, які не мають трансляційної симетрії. Такий екситон залишається зв'язаним станом електрона й дірки, але характеризується хвильовим вектором і втрачає властивість когерентності. Переміщення таких збуджених станів речовини відбувається стрибками. Серед невпорядкованих систем, у яких існують екситонні збудження, особливе місце займають органічні аморфні напівпровідники й спряжені полімери.

Джерела[ред.ред. код]

  • М.Бродин. Відкриття та дослідження молекулярних екситонів. Львів: Львівський національний університет. 2001. 64 с.
  • Abbamonte Nonlocal Spectroscopy Group

Примітки[ред.ред. код]


Квазічастинки
Біекситон | Дірка | Куперівська пара | Магнон | Орбітон | Плазмон | Поляритон | Полярон | Фазон | Флуктуон | Фонон | Екситон | Електрон | Ротон


Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.