Фонон
(от греч. phone – звук)
квант колебательного движения атомов кристалла. Колебания атомов кристалла благодаря взаимодействию между ними распространяются по кристаллу в виде волн, каждую из которых можно охарактеризовать квазиволновым вектором k и частотой ω, зависящей от k: ω = ων(k), где индекс ν = 1,2,..., 3 r (r – число атомов в элементарной ячейке кристалла) обозначает тип колебания (см. Колебания кристаллической решётки). Согласно законам квантовой механики, колебательная энергия атомов кристалла может принимать значения, равные
E0 – энергия основного состояния, η – Планка постоянная. Каждой волне можно поставить в соответствие квазичастицу (См. Квазичастицы) – Ф. Энергия Ф. равна: р = ηk. Число nкν следует трактовать как число Ф. Различают акустический и оптический Ф.; для акустического Ф. при р → 0 E = sp, где s – скорость звука; для оптического Ф. при р → 0 Emin ≠ 0 (у простых кристаллов с r = 1 оптического Ф. нет).
Ф. взаимодействуют друг с другом, с др. квазичастицами (электронами проводимости (См. Электрон проводимости), Магнонами и др.) и со статическими дефектами кристалла (с Вакансиями, дислокациями (См. Дислокации), с границами кристаллитов, поверхностью образца, с чужеродными включениями). При столкновениях Ф. выполняются законы сохранения энергии и квазиимпульса. Последний является более общим, чем закон сохранения импульса (см. Сохранения законы), т.к. суммарный квазиимпульс сталкивающихся квазичастиц, в частности Ф., может изменяться на величину 2πηb, где b – вектор обратной решётки. Такие столкновения называются процессами переброса, в отличие от нормальных столкновений (b = 0). Возможность процесса переброса – следствие периодичности в расположении атомов кристалла.
Среднее число Ф.
где T – температура, k – Больцмана постоянная.
)
