ЭЛЕКТРОННОДЫРОЧНАЯ ЖИДКОСТЬ

ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНАЯ ЖИДКОСТЬ, конденсированное состояние неравновесной электронно-дырочной плазмы в полупроводниках (см. Плазма твёрдых тел). Э.-д. ж. образуется, когда концентрация электронов и дырок (свободных или связанных в экситоны) превышает нек-рое, зависящее от темп-ры критич. значение п_кр. Эта концентрация легко достигается с помощью инжекции носителей, освещения полупроводника и т. п. При достижении п_кр система неравновесных носителей тока претерпевает фазовый переход, подобный переходу газ - жидкость, в результате к-рого она расслаивается на две фазы: капли относительно плотной Э.-д. ж., окружённые газом экситонов, и свободных носителей. При этом плотность и кристаллич. структура полупроводника практически не затрагиваются. В отличие от обычных жидкостей, в Э.-д. ж. отсутствуют тяжёлые частицы (ионы, атомные ядра). Поэтому Э.-д. ж. обладает сильно выраженными квантовыми свойствами: она не может кристаллизоваться, а остаётся жидкостью вплоть до самых низких темп-р (см. Квантовая жидкость); она не может быть жидкостью молекулярного типа, т. е. состоять из экситонов или экситонных молекул, а состоит из квазисвободных электронов и дырок, т. е. подобна жидкому металлу.

Кулоновское взаимодействие, связывающее частицы в Э.-д. ж., ослаблено диэлектрич. проницаемостью кристалла. Поэтому по сравнению с обычными жидкостями энергии связи частиц Л и их концентрации по в Э.-д. ж. весьма малы (Е₀ ~ 10-² - 10-¹эв, n₀ ~ 10¹⁷ - 10¹⁹см~³). Область температур Т, при к-рых возможно существование Э.-д. ж., по порядку величины определяется соотношением: Т <= (0,1E о/к) ~ 10-100К (к - Болъцмана постоянная).

Диаметр капель обычно ~ 1-10 мкм, однако удаётся наблюдать капли с диаметрами до 1 мм. Капли можно ускорять до скоростей порядка скорости звука в кристалле, т. е. это подвижные области высокой металлич. проводимости Внутри практически не проводящего (при низких Т) кристалла. Э.-д. ж. можно рассматривать как устойчивые макроскопич. "сгустки" введённой в кристалл энергии возбуждения. Эта энергия выделяется в процессе рекомбинации электронов и дырок частично в виде электромагнитного излучения (излучательные переходы), так что Э.-д. ж. являются интенсивными источниками света. Э.-д. ж. наиболее полно изучена в Ge и Si, однако есть указания на её существование и в др. полупроводниках. Лит. см. при ст. Экситон.

Л. В. Келдыш.