Оглавление
- 1 Полярон
- 1.1 Полярон: определение и история
- 1.2 Теория полярона
- 1.3 Модели поляронов
- 1.4 Гамильтониан Фрелиха
- 1.5 Свойства полярона
- 1.6 Экспериментальные исследования
- 1.7 Анализ поляронной модели
- 1.8 Энергия связи полярона
- 1.9 Поляронное оптическое поглощение
- 1.10 Экспериментальные доказательства
- 1.11 Поляроны в двух измерениях
- 1.12 Расширение концепции полярона
- 1.13 Интерес к многополюсным системам
- 1.14 Экситон-фононные состояния
- 1.15 Солитон Давыдова
- 1.16 Система примесей в бозе-эйнштейновском конденсате
- 1.17 Полный текст статьи:
- 2 Поларон
Полярон
-
Полярон: определение и история
- Полярон — квазичастица, описывающая взаимодействие электронов с атомами в твердом материале.
- Концепция предложена Львом Ландау и Соломоном Пекаром в 1933 и 1946 годах соответственно.
- Полярон снижает подвижность электронов и увеличивает их эффективную массу.
-
Теория полярона
- Энергетический спектр электрона в кристалле называется спектром Блоха.
- Электроны взаимодействуют с фононами, что приводит к поляризации решетки.
- Полярон — это электрон с индуцированной поляризацией, рассматриваемый как единое целое.
-
Модели поляронов
- Поляроны могут быть слабо или сильно связанными в зависимости от энергии связи.
- В полярных полупроводниках поляроны образуются при низкой температуре.
- В молекулярных кристаллах взаимодействие с молекулярными колебаниями может быть сильным.
-
Гамильтониан Фрелиха
- Герберт Фрелих предложил гамильтониан для описания полярона.
- Константа связи Фрелиха зависит от материала и типа фонона.
- Точного решения для гамильтониана Фрелиха с продольными оптическими фононами нет.
-
Свойства полярона
- Полярон характеризуется собственной энергией, эффективной массой и реакцией на внешние поля.
- При слабой связи энергия полярона аппроксимируется, а масса больше массы носителя заряда.
- При сильной связи энергия пропорциональна α2, а масса масштабируется как α⁴.
-
Экспериментальные исследования
- Поляроны важны для понимания широкого спектра материалов, включая полупроводники и органические полупроводники.
- Поляроны влияют на подвижность электронов и оптическую проводимость.
- Протонный полярон был обнаружен в 2017 году.
-
Анализ поляронной модели
- Фейнмановский метод интеграла по траекториям демонстрирует высокую точность для определения энергии основного состояния полярона.
- В пределе сильного сцепления спектр возбужденных состояний начинается с полярон-фононных связанных состояний.
-
Энергия связи полярона
- Энергия связи полярона определяется диэлектрическими постоянными и составляет порядка 0,3-0,8 эВ.
- В адиабатическом пределе энергия связи не зависит от ионных масс.
-
Поляронное оптическое поглощение
- Магнитооптическое поглощение полярона зависит от циклотронной частоты и температуры.
- При сильном сцеплении полярон может переходить в стабильное внутреннее возбужденное состояние.
-
Экспериментальные доказательства
- Поляронный характер носителей заряда в AgBr и AgCl подтвержден экспериментами с циклотронным резонансом.
- Поляронный эффект изучен в полупроводниках II–VI и полярных полупроводниковых слоях CdTe.
-
Поляроны в двух измерениях
- В двумерных системах поляроны имеют свои особенности, связанные с масштабирующими соотношениями.
- Эффект удержания полярона Фрелиха усиливается, но эффекты множества частиц уравновешивают его.
-
Расширение концепции полярона
- Существуют различные расширения концепции полярона, такие как акустический, пьезоэлектрический и электронный поляроны.
- Эти расширения используются для изучения свойств различных материалов и структур.
-
Интерес к многополюсным системам
- В компании “сверхпроводники” возобновился интерес к физическим свойствам многополюсных систем.
- Теоретические подходы расширены с однополяронных до многополяронных систем.
-
Экситон-фононные состояния
- Для полупроводниковых наноструктур исследован новый аспект концепции полярона.
- Экситон-фононные состояния не поддаются разложению на множители в виде анзаца адиабатического произведения.
- Неадиабатичность экситон-фононных систем приводит к увеличению вероятностей фононных переходов и многофононным оптическим спектрам.
-
Солитон Давыдова
- В биофизике солитон Давыдова – это самозахваченное возбуждение амида I вдоль α-спирали белка.
- Математические методы анализа солитона Давыдова аналогичны методам теории поляронов.
- Солитон Давыдова соответствует полярону, который велик, акустичен и слабо связан.
-
Система примесей в бозе-эйнштейновском конденсате
- Система примесей в бозе-эйнштейновском конденсате также является членом семейства поляронов.
- Это позволяет изучить режим сильной связи, настраиваемый извне с помощью резонанса Фешбаха.
- Существование полярона в бозе-эйнштейновском конденсате продемонстрировано для притягивающих и отталкивающих взаимодействий.