border=0

Concepts of exciton, polariton, plasmon

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>

Exciton (út it Latyn, Excito - eksite) is in quasi-partikulier, in elektryske stimulearring yn in dielektrike of semi-fuotgonger, dy't oer in kristalmigraasje hinne is en net ferbûn is mei it oerdragen fan elektryske lading en massa.

Neffens de teory fan 'e struktuer fan in fêst lichem, as de valenceelektronen fan in atoom in oerfloed fan enerzjy ûntfange (bygelyks as in substansje mei ljocht bestudearre wurdt), kinne se "ferbean" oer de ferbeane sône komme en har yn' e conduksjeband frije, fergees wurde, mar ferlitte in leechsteande plak - - mei in positive elemintêre lading. Ofhinklik fan 'e grutte fan' e bandlid, fermogen binne ferdield yn halikonduktors en dielektrics. Faak is der in situaasje doe't it elektroan in kwantum ljocht opsloech, mar syn enerzjy wie net genôch om yn 'e conduitsband te gean.

As der in lyts tal oandielstoffen yn 'e substân binne, jouwe se ekstra enerzjynivo's yn' e ferbeane sône, wêrtroch't it elektroanyn falt en bliuwt yn 'e ferbegeande sône, yn' e mande mei it gat mei help fan elektrostatyske krêften. Soks in bûn elektroanoarloch stiet as eksiton . In elektron hat de mooglikheid om in kwantum ljocht út te litten en werom te gean nei syn oarspronklike posysje yn 'e valence band (eksitonusútgong). Yn dit gefal kin it buorren atoom it frijlizzende kwantum fan enerzjy opnimme, sadat in nij eksitonpaar ûntstiet, wat dan ek ferdwynt, en de elektroanische oanwizingen wurde fierder troch it atom nei it atom oerbrocht, troch de kristallen oerwylge. Lykwols, in elektroan kin ekstra enerzjy opnimme en noch frije wurde troch springen nei de liedingband en in bydrage oan 'e tichte fan fergese ladders fan in bepaalde materiaal.

Sa kin in eksiton yn in fermidden as elemintêre quasi-partikel beskôge wurde yn dy gefallen as it as in folsleine formaasje wurket, sûnder dat de effekten ûnderwurpen wurde, it kin it ferneatigjen. De binde enerzjy fan in gat en in elektroanom bepale de radius fan in eksiton, dy't de karakteristike wearde foar elke substân is. Bygelyks foar lead sulfide en selenide, dizze wearde is 2 en 4,6 nm respektivelik, wylst, foar fergeliking, foar Cadmium sulfide it net mear as 0,6 nm.

Mei de formaasje en ferneatiging fan excitons, ferienigje se de funksjes fan de optyske spectra fan nanostruktueren, wêrby't skiere lineêre komponinten, dy't net typysk binne foar makroskopyske lichems, wurde oant roomsk temperatueren beoardiele. It is fêstlein dat de grutte fan 'e eksiton-ferbinende enerzje ôfhinklik is fan' e grutte fan 'e nanopartikel, as de partikelgrutte ferlykber is of minder as de radius fan' e eksiton. Dêrom kinne de monodispersele kolloidale oplossings fan nano-partikulieren fan ferskillende dimensjes behertigje, de kontrôtse enerzjy kinne behearskje yn in breed oanbod fan it optysk spektrum.

In eksiton kin ferfalle yn in kollision mei slachfermaken. As in eksiton mei photons ynterakt is, ferskynden nije quasi-dieltsjes - mingde eksiton-fotonestalen, polaritons neamd . De eigenskippen fan polaritons (bygelyks har ferspriedingsrjocht) binne ferskille oars fan 'e eigenskippen fan beide eksitons en fotons. Polaritons spylje in wichtige rol yn 'e prozessen fan elektryske exciteren-enerzjyferbettering yn in kristal, hja bepale de funksjes fan de optyske spektra fan halbleksen yn' e regio fan excitonbands, ensfh.

By lege konsintraasjes behâlde de eksitonen yn in kristal as in gas fan quasiparticles. By hege konsintraasjes wurdt har ynteraksje wichtich. De opbou fan in ferbûne tastân fan twa eksitons, it eksiton molekul (biexciton), is mooglik. Yn 'e mande mei it wetterstof molekule is lykwols de dissociation enerzjy fan in biexciton folle minder as har binde enerzjy.

Mei in ferheging fan 'e konsintraasje fan excitons kin de ôfstân tusken har wurde fan' e oarder fan har radius, dy't liedt ta de ferneatiging fan 'e eksitons. Dit kin begelaat wurde troch it optreden fan "druppels" fan in elektro-hole-plasma. De foarm fan elektro-hole-druppels yn semi-konduktors lykas Ge en Si wurdt wjerspegele yn it optreden fan in nije breed luminescence line dy't nei in ôfwiking fan 'e photon enerzjy ferspraat is. Elektron-lopdruppels hawwe in oantal nijsgjirrige eigenskippen: hege tichtens fan elektronen en lieren mei lege konsintraasje, hege beweging yn net-unifoarmige fjilden, ensfh.

By lege eksiton-konsintraasjes, besteande út twa fermions (in dirigintelektronik en in gat), kinne beskôge wurde as boon. Dit betsjut dat Bose kondensaasje fan eksitons mooglik is (accumulation fan in grut oantal eksitons op it leechste enerzjynivo). Bose-kondensaasje fan excitons kin liede ta it bestean fan enerde enerzjyfluxes yn 'e kristall. Mar lykwols, oars as superfluide flüssige helium of in superconductor, in oerflakke flux fan excitons besteane net folslein, mar allinich yn 'e libbensjierren fan' e eksitons.

In plasma is in quasi-partikel dat oerienkomt mei de kwantaasje fan plasma-oszillaasjes, dy't kollektive oscillaasjes fan in frije elektroangas binne.

De magyske glâns fan metalen wurdt feroarsake troch de refleksje fan ljocht fan oerflakplasmons - quasiparticles, ûntsteane troch kwantifikaasje fan kollektive oscillaasjes fan fergese elektronen yn in metaal. Gouden nanopartilen (resonators) hawwe in plasmon resonancefrekwinsje ferlike mei de peak fan de optyske tinzen fan in soad metalloproteinen. De ynteraksje fan vibrationen fan pdasmones en oszillatoryske prosessen yn protten komt, wêrtroch't in yntinsive absorption fan quanta fan ljocht fan in bepaalde frekwinsje, bepaald wurdt troch de resonante grutte fan metallale dieltsjes yn kontakt mei proteinmakromolekulen.

Plasmon spilet in grutte rol yn 'e optyske eigenskippen fan metalen. Ljocht mei in frekwinsje ûnder de plasmafrekwinsje wurdt reflektearre, om't de elektroanen yn 'e metalen skieden it elektryske fjild yn' e ljocht elektromagnetyske welle. Ljocht mei in frekwinsje boppe de plasmafrekwinsje giet, om't elektroanen net gau genôch reagearje om it te beskermjen. Yn 'e measte metalen is de plasmafrekwinsje yn' e ultravioletregion fan it spektrum, sadat se briljochtich binne yn it sichtbere berik (ljocht wurdt werjûn). Yn dopearre halbleksen is de plasmafrekwinsje normaal yn 'e ultravioletregion.

De plasmon-enerzjy kin bepaald wurde yn it model fan hast frije elektronen as:

, (1.16)

wêr't n de tichteens fan valence electrons is, e is de elemintêre lading, m is de elektroanenmassa en - dielektrike konstante fan fakuüm.

Polazmonwellen>

, , . (1.17)

Ut de boppesteande relaasjes folget dat de wavelength meardere nanometers wêze kinne. Dêrom wurde plasmonaasjes beskôge as in middel om ynformaasje te ferpleatsen yn komputer chips, om't de draad foar plasmonen in soad dûner wêze kinne as normale draad en kinne folle hegere frequinsjes stypje (yn 'e 100-tz-modus, wylst gewoane draadjes al grutte ferlies hawwe op 10 GHz).

Surfaceplasmons interakt sterke mei ljocht, dy't liedt ta de formaasje fan polaritons . Se spylje in rol yn 'e fergrutting fan' e apparaten fan 'e Raman-ljochtstreiding (plasmon-resonante) en yn' e ferklearring fan anomalies yn 'e beurtraasje fan metalen. Plasma's sammelje yn metallige dieltsjes as resonators. Hjirmei kinne jo op har basisgefoelige eleminten oanmeitsje foar it krijen fan primêre gemiddelde ynformaasje. Surfaceplasmon resonânsje wurdt brûkt yn biochemistry om de oanwêzigens fan molekulen op it oerflak te bestimmen.

Polaritons binne ek foarsteld as middel foar lithografy en hege resolúsje mikroskopie troch har ekstra lytse wellen>

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>





Sjoch ek:

Physical features of the transition from micro to nanodevices

Helium-ionmikroskoop

Eigenskippen en tapassearre wearde fan nanomaterialen

Ynlieding

Physyske basis foar it meitsjen fan yntelliginte mjitsysteemen mei neuronale netwurktechnology

Algemiene fysiology fan sintoryske systemen

Elektron-diffraasje-metoade

Fergelykbere eigenskippen fan 'e analytyske mooglikheden fan ferskate soarten immunosensors

Literatuer

Apparat en prinsipe fan operaasje fan elektrostatyske en magnetyske linzen

Quantum-oszillator basearre op elektromechanikaal resonator

Arsjitektuer fan feiligensensors en systemen foar it kontrolearjen fan de posysje fan kantilen

Werom nei ynhâldsopjefte: Moderne fûnemintele en tapastlike ûndersyk yn ynstruminten

Views: 4968

11.45.9.61 © edudocs.fun is net de auteur fan de materialen dy't ynbrocht binne. Mar leveret de mooglikheid fan fergees gebrûk. Is der in fertsjinwurdiging fan 'e autoriteit? Skriuw ús | Feedback .