Екситон

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Ця стаття не містить посилань на джерела. Ви можете допомогти поліпшити цю статтю, додавши посилання на надійні джерела. Матеріал без джерел може бути підданний сумніву та вилучений.

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

[ред.] Фізична природа

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, , де  — радіус екситона,  — період ґратки), або на відстанях, значно більших за міжатомні (екситон Ваньє-Мотта, ).

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.

[ред.] Спіновий стан екситонів

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.

[ред.] Екситони в аморфних матеріалах

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.

Квазічастинки

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

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