Электроны проводимости и дырки.
В твёрдых диэлектриках и
полупроводниках
наряду
с экситонами существуют элементарные возбуждения, обусловленные процессами,
аналогичными ионизации атома. В результате такой "ионизации" возникают
две независимо распространяющиеся К.: электрон проводимости
и дырка
(недостаток
электрона в атоме). Дырка ведёт себя как положительно заряженная частица,
хотя её движение представляет собой волну электронной перезарядки, а не
движение положит, иона. Электроны проводимости и дырки - фермионы. Они
являются носителями электрич. тока в твёрдом теле. Полупроводники, у к-рых
энергия "ионизации" мала, всегда содержат заметное кол-во электронов проводимости
и дырок. Проводимость полупроводников падает с понижением темп-ры, т. к.
число электронов и дырок при этом уменьшается.
Электрон и дырка, притягиваясь друг к другу, могут образовать э к с
и т о н Мотта (квазиато м), к-рый проявляет себя в оптич. спектрах кристаллов
водородоподобными линиями поглощения (см. Экситон).
Поляроны. Взаимодействие электрона с колебаниями решётки приводит
к её поляризации вблизи электрона. Иногда взаимодействие электрона с кристаллич.
решёткой настолько сильно, что движение электрона по кристаллу сопровождается
волной поляризации. Соответствующая К. наз. поляроном.
Электроны проводимости металла, взаимодействующие друг с другом
и с полем ионов кристаллич. решётки, эквивалентны газу К. со сложным законом
дисперсии. Заряд каждой К. равен заряду свободного электрона, а спин равен
1/2. Их дина-мич. свойства, обусловленные законом дисперсии, существенно
отличаются от свойств обычных свободных электронов. Электроны проводимости
- фермионы. В пространстве квазиимпульсов при T = О К они заполняют
область, ограниченную Ферми поверхностью. Возбуждение электронов
проводимости означает появление пары: электрона "над" поверхностью Ферми
и свободного места (дырки) "под" поверхностью. Электронный газ сильно вырожден
не только при низких, но и при комнатных температурах (см. Вырожденный
газ). Это обстоятельство определяет температурную зависимость большинства
характеристик металла (в частности, линейную зависимость теплоёмкости от
темп-ры при T -> О).
Лит.: Ландау Л. Д., Л и ф-шиц E. M., Статистическая физика, 2
изд., M., 1964; Займан Дж., Принципы теории твёрдого тела, пер. с англ.,
M., 1966; Л и ф ш и ц И. M-, Квазичастицы в современной физике, в сб.:
В глубь атома, M., 1964; Рейф Ф., Сверхтекучесть и "Квазичастицы", в сб.:
Квантовая макрофизика, пер. с англ., M., 1967.
M. И. Каганов.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я