Свободные и автолокализованные экситоны в криокристаллах инертных элементов: сосуществование и смешивание состояний

Abstract

Проведен расчет спектров поглощения для криокристаллов инертных элементов с учетом однофононного рассеяния и многофононного взаимодействия свободных экситонов с локальными колебаниями решетки. Обсуждается возможность сосуществования свободных и автолокализованных экситонов в неравновесных состояниях выше дна экситонной зоны на основе сравнения энергии свободных экситонов с величинами затухания экситонов при однофононном рассеянии и при переходе в экситон-вибронные состояния. Показано, что при низких температурах только в криокристалле ксенона затухание свободных экситонов определяется в основном однофононным рассеянием по всей зоне. В криптоне и аргоне оба типа затухания дают сравнимые вклады. В неоне вероятность перехода экситона в автолокализованные состояния так велика, что существование зонных возбуждений маловероятно.

Проведено розрахунок спектрів поглинання для кріокристалів інертних елементів з урахуванням однофононного розсіювання та багатофононної взаємодії вільних екситонів з локальними коливаннями гратки. Обговорюється можливість співіснування вільних та автолокалізованих екситонів у нерівноважних станах вище дна екситонної зони на основі порівняння енергії вільних екситонів з величинами загасання екситонів при однофононному розсіюванні та при переході в екситон-вібронні стани. Показано, що при низьких температурах тільки в крюкристалі ксенону загасання вільних екситонів визначається в основному однофононним розсіюванням по усій зоні. У криптоні та аргоні обидва типи загасання мають порівняльні вклади. У неоні ймовірність переходу екситона в автолокалізовані стани така велика, що існування зонних збуджень малоймовірно.

The absorption spectra for rare-gas cryocrystals are calculated taking into account one-phonon scattering and multiphonon interaction of free excitons with local lattice vibrations. The possibility of coexistence of free and self-trapped excitons in nonequilibrium states above the bottom of the exciton band is discussed on the basis of a comparison of the free exciton energy with exciton damping in the one-phonon scattering and during transitions to exciton-vibron states. It is found that free exciton damping at low temperatures is mainly determined by one-phonon scattering in the entire exciton band only for xenon. In argon and krypton crystals, both types of damping make comparable contributions. The probability of transition of an exciton to self-trapped states in neon is so high that the existence of band excitations is unlikely.