ВАНЬЕ́ – МО́ТТА ЭКСИТО́Н

ВАНЬЕ́  – МО́ТТА ЭКСИТО́Н, ква­зи­частица в по­лу­про­вод­ни­ке, пред­став­ляю­щая со­бой свя­зан­ное со­стоя­ние элек­тро­на и дыр­ки, воз­ни­каю­щее в ре­зуль­та­те ку­ло­нов­ско­го взаи­мо­дей­ст­вия. Вве­дён швейц. фи­зи­ком Г. Ва­нье (1937) и не­зави­си­мо Н. Мот­том (1938). В.–М. э. мож­но рас­смат­ри­вать как во­до­ро­до­по­доб­ный ква­зиа­том. Ещё бо­лее точ­ной яв­ля­ет­ся ана­ло­гия со свя­зан­ным со­стоя­ни­ем элек­тро­на и по­зи­тро­на – по­зи­тро­ни­ем, по­сколь­ку В.–М. э. не­ста­би­лен, т. е. име­ет ко­неч­ное вре­мя жиз­ни. Об­ра­зую­щие В.–М. э. элек­трон и дыр­ка мо­гут ре­ком­би­ни­ро­вать (ан­ни­ги­ли­ро­вать), ис­пус­кая при этом фо­тон, обыч­но за вре­мя по­ряд­ка 10^–5–10^–7 с.

Энер­гию свя­зи и эф­фек­тив­ный ра­ди­ус r В.–М. э. мож­но оце­нить по фор­му­лам Бо­ра для ато­ма во­до­ро­да. Вслед­ст­вие то­го что эф­фек­тив­ные мас­сы элек­тро­на и дыр­ки от­ли­ча­ют­ся от мас­сы сво­бод­но­го элек­тро­на и что ку­ло­нов­ское взаи­мо­дей­ст­вие элек­тро­на и дыр­ки в кри­стал­ле ос­лаб­ле­но сре­дой с ди­элек­трич. про­ни­цае­мо­стью ε, r мо­жет в сот­ни раз пре­вос­хо­дить раз­ме­ры эле­мен­тар­ной ячей­ки кри­стал­ла. По­это­му В.–М. э. час­то на­зы­ва­ют эк­си­то­ном боль­шо­го ра­диу­са. Энер­гия свя­зи В.–М. э. в по­лу­про­вод­ни­ках на два-три по­ряд­ка мень­ше, чем энер­гия свя­зи элек­тро­на и про­то­на в ато­ме во­до­ро­да, по­это­му В.–М. э. в по­лу­про­вод­ни­ках су­ще­ст­ву­ют при низ­ких темп-рах. С рос­том темп-ры вслед­ст­вие взаи­мо­дей­ст­вия В.–М. э. с ко­ле­ба­ния­ми ре­шёт­ки про­ис­хо­дит их дис­со­циа­ция – рас­пад на элек­трон и дыр­ку.

При боль­ших кон­цен­тра­ци­ях В.–М. э. на­блю­да­ют­ся т. н. ме­тал­ли­за­ция эк­си­то­нов с об­ра­зо­ва­ни­ем элек­трон­но-ды­роч­ных ка­пель и др. яв­ле­ния, обу­слов­лен­ные взаи­мо­дей­ст­ви­ем ква­зи­ча­стиц (см. Элек­трон­но-ды­роч­ная жид­кость). При ма­лых кон­цен­тра­ци­ях В.–М. э., со­стоя­щий из двух фер­мио­нов (элек­тро­на про­во­ди­мо­сти и дыр­ки), мож­но рас­смат­ри­вать как бо­зон. Сле­до­ва­тель­но, воз­мож­на Бо­зе – Эйн­штей­на кон­ден­са­ция эк­си­то­нов (на­ко­п­ле­ние боль­шо­го чис­ла эк­си­то­нов на наи­низ­шем энер­ге­тич. уров­не), ко­то­рая мо­жет при­вес­ти к су­ще­ст­во­ва­нию в кри­стал­ле не­за­ту­хаю­щих по­то­ков энер­гии. Од­на­ко в от­ли­чие от сверх­те­ку­че­го жид­ко­го ге­лия или сверх­про­вод­ни­ков, сверх­те­ку­чий по­ток эк­си­то­нов ог­ра­ни­чен вре­ме­нем жиз­ни эк­си­то­на.