Elektronlyuk folyadék

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. január 30-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

Az elektronlyuk folyadék  az elektronikus gerjesztés nem egyensúlyi fázisa , amely néhány félvezetőben alacsony hőmérsékleten létezik, ha a töltéshordozók ( vezetési elektronok és lyukak ) koncentrációja meghalad egy bizonyos kritikus értéket. Az 1970-es évek elején fedezték fel és vizsgálták az elektronlyuk folyadék létezését [1] . A legjobban szilíciumra és germániumra tanulmányozható . 2000 óta vizsgálják az elektronlyuk folyadékot a gyémántban [2] .

Az elektronlyuk folyadék magas elektron- és lyukkoncentrációnál keletkezik, ami intenzív lézeres besugárzás mellett injektálással vagy gerjesztéssel érhető el. A félvezetőkben lévő elektronok és lyukak párban kötődnek, kvázi részecskéket alkotnak, amelyeket excitonoknak nevezünk . Az excitonok is párosulhatnak biexcitonokká . Nagy elektron- és lyukkoncentráció esetén azonban a plazmához hasonló állapot jön létre , amelyben a kvázirészecskék közötti Coulomb-kölcsönhatást szűrjük. Ezt a degenerált fémszerű állapotot nevezik elektronlyuk folyadéknak. Kialakulásakor fázisátalakulás következik be (egyensúlytól távoli körülmények között), és a gerjesztések kezdetben homogén gáza nagy koncentrációjú kvázirészecskéket tartalmazó elektronlyuk-folyadék cseppjeire bomlik fel, amelyeket kis koncentrációjú gázszerű régiók vesznek körül. a kvázi részecskékből.

Anyag Kritikus hőmérséklet Kritikus koncentráció Cseppméretek
gyémánt 138 K [3] , 165 K [4] , 173 K [5] , 197 K [6] , 260 K [7] 4,0⋅10 19 cm −3 0,001-1 µm
Szilícium 28 K 1,2⋅10 18 cm −3 0,1-10 µm
Germánium 7 K 0,6⋅10 17 cm −3 4-10 µm

Az elektronlyuk folyadék cseppek képződését bizonyítja, hogy az emissziós spektrumokban az exciton vonalon kívül az elektron-lyuk rekombinációnak megfelelő széles sáv is megjelenik . Az elektronlyuk folyadék vizsgálata gyakorlati érdeklődésre tart számot. Az elektron és a lyuk párolgás közbeni eltérő munkafunkciója miatt egy elektronlyuk folyadék cseppje felületi elektromos töltést kap [1] . A félvezetőben lévő elektronlyuk folyadék a fotoáram növekedéséhez vezet, amit germániumban [1] és gyémántban [8] igazoltak .

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 3 Keldysh et al., 1988 .
  2. ↑ Thonke K., Schliesing R., Teofilov N., Zacharias H., Sauer R., Zaitsev AM, Kanda H., Anthony TR Electron-hole drops in synthetic diamond. Gyémánt és kapcsolódó anyagok. 9 . 428-431 (2000).
  3. ↑ Vouk M.A. A gyémántban lévő elektronlyuk folyadék kialakulásához szükséges feltételek és paramétereinek kiszámítása. Journal of Physics C: Solid State Physics. 12 . 2305-2312 (1979).
  4. ↑ Shimano R, Nagai M, Horiuch K, Kuwata-Gonokami M. Formation of a high Tc elektronhole liquid in diamond. Fizikai áttekintő levelek. 88 . 057404 (2002).
  5. ↑ Teofilov N., Schliesing R., Thonke K., Zacharias H., Sauer R., Kanda H. Gyémánt optikai nagy gerjesztése: excitonok, elektronlyuk folyadék és elektronlyuk plazma fázisdiagramja. Gyémánt és kapcsolódó anyagok. 12 . 636-641 (2003).
  6. ↑ Lipatov E. I., Genin D. E., Tarasenko V. F. Rekombinációs sugárzás szintetikus és természetes gyémántban pulzáló lézeres UV-sugárzás hatására. Egyetemek iratanyaga. Fizika. 58 . 36-46 (2015).
  7. ↑ Vasilchenko A. A., Kopytov G. F. Magas hőmérsékletű elektronlyuk folyadék gyémántfilmekben. Egyetemek iratanyaga. Fizika. 61 . 727 (2018).
  8. ↑ Lipatov E. I., Genin D. E., Tarasenko V. F. Gyémánt impulzusos fotovezetési képessége kvázi-stacionárius gerjesztéssel lézersugárzással 222 nm-en elektronlyuk folyadék létezésének körülményei között. Levelek a JETF-nek. 103 . 755-761 (2016).

Irodalom