polaronachtige

Polaronachtige verwijst naar toestanden in de vaste stof waarbij een geladen deeltje, meestal een elektron of een gat, samen met een lokale roostervervorming wordt beschouwd als een gezamenlijke quasi-deeltje. De deformatie ontstaat door de interactie tussen de elektron en de trillingen van het rooster (fononen) en kan de energie en beweging van de drager aanzienlijk beïnvloeden.

Er bestaan verschillende regimes, afhankelijk van de sterkte van de elektron-fonon interactie. Bij een grote polaron is de latticevervorming verspreid over meerdere roosterplaatsen, waardoor de drager een gemodificeerde maar relatief lichte beweging heeft. Bij een kleine polaron is de lading sterk lokaal gebonden aan één of enkele sites, en transport gaat vaak via thermisch geactiveerde hopping met een veel grotere effectieve massa.

Polaronachtige effecten beïnvloeden transport- en spectroscopische eigenschappen. Zo kan de mobiliteit afhangen van temperatuur en van de aard van de elektron-fonon coupling. In optische spectra verschijnen vaak kenmerken zoals mid-infrarode absorptiebanden die aan polaronvorming kunnen worden toegeschreven. Theoretisch worden polaronachtige toestanden beschreven met modellen als het Holstein-model (lokale couplings) of het Fröhlich-model (langeafstandscouplings).

Toepassingen en relevantie: polaronachtige toestanden spelen een rol in veel materialen, waaronder organische halfgeleiders, perovskieten en oxiden zoals titanaten. Ze zijn relevant voor de werking van zonnecellen, LEDs en elektronica waar elektron-phonon interactie de mobiliteit en de emissies bepaalt.