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极子

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极子是在凝聚态物理中使用的准粒子,用于理解固体材料中电子和原子之间的相互作用。 Lev Landau于1933年首次提出极化子概念来描述在电介质晶体中移动的电子,其中原子从其平衡位置移动以有效地屏蔽电子的电荷,称为声子云。这降低了电子迁移率并增加了电子的有效质量。

已经扩展了极化子的一般概念以描述金属中电子和离子之间的其他相互作用,其导致束缚态,或者与非相互作用系统相比能量降低。主要的理论工作集中在解决Fröhlich和Holstein Hamiltonians。这仍然是一个活跃的研究领域,为大晶格中的一个或两个电子的情况找到精确的数值解,并研究许多相互作用电子的情况。

在实验上,极化子对于理解各种各样的材料很重要。通过形成极化子可以大大降低半导体中的电子迁移率。有机半导体对极化效应也很敏感,这在有效运输电荷的有机太阳能电池的设计中尤为重要。在低Tc超导体(I型超导体)中形成Cooper对的电子声子相互作用也可以被建模为极化子,并且两个相反的自旋电子可以形成共享声子云的双极化子。这被认为是高Tc超导体(II型超导体)中Cooper对形成的机制。极化子对于解释这些类型材料的光导率也很重要。

极化子,即费米子准粒子,不应与极化子混淆,极化子是一种类似于光子和光学声子之间杂化态的玻色子准粒子。


内容 1极化理论 2 Polaron光学吸收 3个二维极化和准二维结构的极化子 4极化子概念的扩展 5另见 6参考 7外部链接 极地理论 在刚性晶格的周期性电位中移动的电子的能谱称为Bloch光谱,其由允许的带和禁带构成。在允许带内具有能量的电子作为自由电子移动但具有与真空中的电子质量不同的有效质量。然而,晶格是可变形的,并且原子(离子)从它们的平衡位置的位移用声子来描述。电子与这些位移相互作用,这种相互作用被称为电子 - 声子耦合。 Lev Landau在1933年的开创性论文中提出了一种可能的方案,其中包括产生晶格缺陷,如F中心和通过该缺陷捕获电子。 Solomon Pekar提出了一种不同的场景,即设想用晶格变形(虚拟声子云)修整电子。这种伴随变形的电子在晶体上自由移动,但有效质量增加 Pekar为这个电荷载体创造了极化子这个词。

L. D. Landau 和S. I. Pekar 构成了极化子理论的基础。放置在可极化介质中的电荷将被屏蔽。介电理论通过在电荷载体周围诱导极化来描述该现象。当电荷载流子通过介质时,激发极化将跟随电荷载流子。载流子与诱导极化一起被认为是一个实体,称为极化子。

虽然极化子理论最初是针对电子在晶体场中的修饰电荷而开发的,但没有任何根本原因可以阻止任何其他可能与声子相互作用的带电粒子。因此,其他带电粒子如(电子)空穴和离子也应该遵循极化子理论。

最近,质子极化子在其存在的假设的陶瓷电解质的实验工作中被确定。

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