Континуальные экситоны
Электронные состояния в неупорядоченных системах
Теория кристаллов с дефектами. Динамика кристаллической решётки
Континуальные экситоны могут существовать в легированных полупроводниках и металлах. В отличие от экситона, в котором один электрон связан с одной дыркой, в континуальном экситоне один электрон в зоне проводимости связан с континуумом дырок в полупроводнике р-типа (Рис. 1а – 1б).
Рис.1а. Континуальный экситон в полупроводнике | Рис.1б. Континуальный экситон в металле
Соответственно одна дырка связана с континуумом электронов в полупроводнике n-типа. Полный заряд континуального экситона равен нулю. При феноменологическом описании континуального экситона можно исходить из функционала полной энергии, который имеет вид ( /2/ ):
| (7.1) |  |
где
Е – имеет вид (5.1) (см. “Сольватированные электроны в электролитах“);
fe – потенциал, создаваемый электроном;
m – химический потенциал дырок.
Таким образом, в полупроводниках (в отличие от электролитов) роль положительных (отрицательных) ионов играют дырки (электроны). Образование континуальных экситонов приводит к сужению ширины запрещенной щели в полупроводниках и объясняет зависимость ширины щели от концентрации примеси.
Обычные экситонные состояния в металлах не могут реализоваться вследствие сильного экранирования притягивающего кулоновского потенциала электрона и дырки. Образование континуальных экситонов в металлах может приводить к особенностям в поглощении рентгеновского излучения (так называемые краевые сингулярности). Аннигиляцию позитронов в металлах также можно рассматривать как аннигиляцию континуального экситона, в котором позитрон играет роль дырки.