Электрон-фононное взаимодействие

Слово «Взаимодействие» имеет и другие значения.

Электрон-фононное взаимодействие в физике — взаимодействие электронов с фононами (квантами колебаний кристаллической решётки).

Причиной электрон-фононного взаимодействия является изменение электрического поля из-за деформации решётки, называемое деформационным потенциалом. Наличие электрон-фононного взаимодействия приводит к возникновению притяжения между электронами, находящимися вблизи ферми-поверхности.

Механизм взаимодействия

Наглядное объяснение

Механизм электрон-фононного взаимодействия можно наглядно пояснить следующим образом: электрон, находящийся между ионами кристаллической решётки, притягивает эти ионы, что приводит к уменьшению расстояния между ионами. Величина электрического поля ионов в пространстве между ними увеличивается, что притягивает другие рядом находящиеся электроны. Первый электрон при этом теряет свою энергию, а энергия притянувшегося электрона увеличивается.

Строгое объяснение

Притяжение электронов вблизи ферми-поверхности является результатом испускания виртуального фонона одним электроном и поглощения его другим.

Эффекты

Акустоэлектрический эффект

Передача импульса от фононов электронам является причиной акустоэлектрического эффекта — возникновения постоянного тока или ЭДС в кристалле под воздействием бегущей ультразвуковой волны.

Сверхпроводимость

Притяжение электронов посредством электрон-фононного взаимодействия является причиной образования куперовских пар электронов, которые играют важную роль в сверхпроводимости. При этом, в отличие от электронов, являющихся фермионами, куперовские пары являются квази-бозонами, способными образовывать бозе-конденсат.

См. также

• Фонон

Источники

• Е. М. Лифшиц, Л. П. Питаевский. Теоретическая физика: Статистическая физика, часть 2, т. 9. М.: Наука, 1978. — 449 стр.