polaron
简介
当一个慢电子在离子晶体中运动时，将使周围的正、负离子产生相对位移，形成 一个围绕电子的局域极化场，这个电子感生的极化场又将作用于电子，改变电子的能态并伴随电子在晶格中运动.这时电子与周围的极化场将构成一个互作用的整体，称为极化子.离子晶体中导带底部的电子或价带顶部的空穴都是带着周围的极化运动的，载流子实际上都是极化子.
由于正、负离子相对位移属于光学模格波振动，其中纵光学模(LO)格波振动将产生极化电场，它对能带电子的耦合作用比横振动强得多.因此，极化子是能带电子与LO声子相互作用系统的准粒子.
极化子的尺寸由电子(或空穴)周围晶格极化区域的大小决定.当这个区域比晶格常数大得多时称为大极化子，反之称为小极化子.极性半导体InSb等材料中的载流子是大极化子，其尺寸约为100Å.狭能带离子晶体NiO等则是小极化子的典型材料.对于大极化子可采用连续模型处理电子与LO声子的相互作用，并计算大极化子的基态能和有效质量，其理论是Frohlich开创的.对于小极化子则必须从晶格模型出发，并同时考虑周期场和电子-LO声子互作用对载流子能态的影响，这方面的工作首先是由Holstein作出的.在狭带情况下，随着电子与声子耦合的增强，电子将被自己所感生的局域极化场束缚，而形成局域态(又称自陷态).这时小极化子在晶格中的运动将采取两种不同的方式：在低温区是能带传导，而高温区则是跳跃过程.因为在低温时仍可形成小极化子的能带态，它与紧束缚近似的电子能带相似，只不过计入了晶格振动对带宽的影响.但是，随着温度升高电子所携带的声子数增多，将导致小极化子的有效质量增大和带宽减小.到一定温度以上，小极化子的能带宽度将小于其能量的不确定度，这时能态不再是系统的定态，小极化子的能带图象将失效.因此，在高温区小极化子基本上是局域粒子，它只能依靠热声子激活从一格点向另一格点作跳跃运动，与晶格缺陷运动相似.
极化子的研究对于解释离子晶体和极性半导体中的光跃迁和输运现象有重要意义.近年来小极化子问题的研究在非晶态和低维系统中取得了较大的进展.例如，在准一维的聚乙炔链中电子与LO声子相互作用所形成的自陷态，对于解释晶格弛豫现象起着重要的作用.