Впервые в мировой литературе систематически рассмотрены характеристики кристаллов LiH, электронные и фононные возбуждения и дефекты решетки. Значительная часть книги основана на оригинальных исследованиях авторов монографии и их сотрудников, проведенных в течение последнего десятилетия в Уральском политехническом институте (Свердловск) и Институте физики Академии наук Эстонской ССР (Тарту). Особое внимание уделено специфике электронных возбуждений, люминесценции свободных экситонов, экситон-фононному взаимодействию. Дан обзор работ по точечным дефектам и центрам окраски. Обсуждены процессы распада экситонов с рождением дефектов.
Рассчитана на научных работников, аспирантов и преподавателей вузов, специализирующихся в области физики твердого тела, спектроскопии кристаллов, радиационной физики диэлектриков, физики экситонов.
ВВЕДЕНИЕ
Предлагаемая монография является первой в мировой литературе попыткой систематического рассмотрения основных физических свойств кристаллов гидрида лития, главным образом связанных с электронными и колебательными возбуждениями, оптическими свойствами и дефектами решетки.
Значительная часть книги основана на оригинальных исследованиях авторов и их сотрудников (см., например, обзоры [1, 2]). Из обобщающей литературы по гидриду лития были использованы обзоры [3—6], в которых собраны основные физико-химические и теплофизические характеристики гидрида лития.
Гидрид лития занимает особое место среди множества бинарных ионных кристаллов, к числу которых относятся детально изученные щелочно-галоидные кристаллы (ЩГК), галоидные соли серебра, галоидные соли ртутеподобных ионов, оксиды металлов (BeO, MgO, А1203, Y2O3 и др.) и т.д.
По существующей классификации [7] бинарные ионные кристаллы АВ состоят из катионов с единичным, двойным или тройным положительным зарядом (А+, А2+, А3*) и анионов с единичным или двойным отрицательным зарядом (В~, В2~). Существуют шесть видов таких ионных кристаллов: А+В-, A^Bl, А^Вз, А$В2~, А2+В2~, A?B\-. Учитывая специфику внешних заполненных электронных оболочек катионов (s2, p6 и d1 ) и анионов (s2 и р6), в каждом из шести видов кристаллов можно выделить несколько подвидов. Среди кристаллов А+В~, например, известны не только многочисленные р6, р6-системы (NaF, KC1, RbBr и др.), но и Кристаллы LiH построены из ионов Li* и Н~, каждый из которых имеет электронную конфигурацию Is2. Особое место LiH, LiD и LiT среди других бинарных ионных кристаллов определяется уникальностью электронного строения этих s2, s2-систем. Если у большинства щелочно-гало-идных солей (р6, р6-системы) имеются аналоги среди атомарных крио-кристаллов неона, аргона, криптона и ксенона (р6-системы), то для бинарных кристаллов LiH аналогом можно считать стабильные при повышенных давлениях квантовые кристаллы гелия (s2-кристаллы).
Современный этап физики кристаллов начался в 30-е годы, когда к проемам твердого тела были применены принципы квантовой механики. ДРИД лития, как и другие простейшие по электронной структуре объекты
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ............................................ 3
Глава 1. Кристаллическая структура и выращивание гидрида лития...... 6
§ 1.1. Ионная структура .................................. 6
§ 1.2. Методы выращивания кристаллов 1ДН...................... 10
§ 1.3. Легирование кристаллов LiH и LiD примесями ................ 14
§1.4. Взаимодействия поверхности с атмосферой .................. 15
§ 1.5. Структурные характеристики гидрида лития.................. 18
Глава 2. Динамика решетки .............................. 21
§2.1. Тепловые, упругие и диэлектрические свойства гидрида лития....... 21
§2.2. Оболочечная модель в динамике ионных кристаллов............. 29
§ 2.3. Дисперсия фононов в LiD и LiH.......................... 33
§2.4. Комбинационное рассеяние второго порядка. Уточнение динамической
модели......................................... 38
§2.5. Влияние дефектов на колебательные спектры гидрида лития........ 42
Глава 3. Зонная структура............................... 49
§3.1. Принципы зонной теории ионных кристаллов................. 49
§3.2. Зоны s-и р-типов в приближении сильной связи................ 52
§3.3. Расчеты зонной структуры гидрида лития.................... 56
§ 3.4. Энергетические зоны LiH.............................. 59
§3.5. О переходах диэлектрик-металл в гидриде лития .............. 63
Глава 4. Собственные электронные возбуждения LiH и LiD........... 64
§ 4.1. Экситоны и междузонные переходы в кристаллах LiH и LiD........ 64
§4.2. Краевая катодолюминесценция экситонов в LiH и LiD............ 72
§4.3. Фотоэлектрические явления в LiH ........................ 76
§4.4. Катионные электронные возбуждения и ширина валентной зоны LiH ... 79
Глава 5. Свободные экситоны и экситон-фононное взаимодействие...... 85
§5.1. Модель экситона Ванье ............................... 85
§5.2. Экситонная структура в спектрах отражения.................. 88
§5.3. Влияние давления и температуры на экситонные спектры отражения ... 91
§5.4. Рассеяние экситонов Ванье на поляризационных колебаниях........ 95
§5.5. Люминесценция свободных экситонов...................... 98
5.5.1. Структура спектра люминесценции (98). 5.5.2. Движение свободных экситонов (100). 5.5.3. Зонная релаксация свободных экситонов (104). 5.5.4. Люминесценция поляритонов (107).
§5.6. Резонансное комбинационное рассеяние света................. 110
5.6.1. Основные понятия (110). 5.6.2. Многофононное рассеяние света в кристаллах LiH и LiD (114). 5.6.3. Резонансное комбинационное рассеяние света первого порядка (115). 5.6.4. Промежуточные состояния в процессах рассеяния (117).
§5.7. Изотопические эффекты для экситонов Ванье................. 120
Глава 6. Люминесценция локализованных электронных возбуждений .... ^5
§6.1. Собственная широкополосная люминесценция LiH и LiD.......... 125
§6.2. О возможности автолокализации экситонов в LiH и LiD........... 134
213
§6.3. Миграция энергии к примесным центрам люминесценции.......... 139
§6.4. Квазилинейчатые спектры люминесценции центров окраски в LiH и
LiD............................................ 141
Глава 7. Дефекты и центры окраски......................... 149
§7.1. Собственные точечные дефекты в ЩГК и LiH.................. 149
§7.2. Ионная проводимость. Катионные и анионные вакансии........... 152
§7.3. F-центры и молекулярный водород ....................... 154
§ 7.4. Радиационные макродефекты........................... 161
Глава 8. Распад электронных возбуждений с рождением дефектов ...... 165
§8.1. Радиационное дефектообразование в твердых телах............. 165
§8.2. Распад автолокализованных экситонов с рождением дефектов в ЩГК . . 166
§ 8.3. Создание F-центров и междоузельного водорода в KBr-КН и КС1-КН . . 170
§8.4. О механизмах радиационного окрашивания LiH и Lffl-Na......... 172
§8.5. Термоактивационная спектроскопия облученных кристаллов....... 176
Глава 9. Макроскопические квантовые явления в ОН.............. 181
§9.1. О квантовых особенностях движения водорода в кристаллах LiH..... 181
§9.2. Поляризация и упорядочение ядерных спинов в LiH............. 184
Заключение .......................................... 188
Приложение. Свойства симметрии электронных и колебательных состояний .......................'.......... 191
Литература............................................ 195
Цена: 150руб.
