極化子

極化子（polaron）。極性晶體和離子晶體中導帶的電子和與其結伴而行的晶格畸變的複合體稱為極化子。導帶中的電子使晶格離子位移而伴生極化，其電場又反作用於電子，電子總是帶著它所引起的晶格畸變一起 運動。

基本介紹

• 中文名：極化子
• 外文名：polaron
• 特徵：晶體導帶電子和晶格畸變的複合體
• 分類：物理學

理論詮釋

極化子的質量M_p比導帶電子有效質量M^*大，對於KCl晶體M_p/M^*=2.5，而InSb晶體M_p/M^*為1.0。極性或離子晶體中正、負離子相對位移形成光學格波，其中縱光學格波伴生的極化電場對能帶電子有較強的耦合，極化子是能帶電子與光學格波聲子相互作用形成的準粒子。

極化子的大小決定於同電子（或空穴）耦合發生晶格極化區域的尺度。當這區域尺度比晶格常數大得多的是大極化子。InSb中極化子大小約10納米。屬於大極化子。如果極化子大小與晶格常數相當，它就是小極化子，NiO晶體中的極化子是小極化子。

在窄能帶情況，能帶電子的有效質量M^*較大，同時電子與晶格耦合很強，以致電子被自己感生的極化場束縛 ，形成定域態，也稱自陷態。小極化子在晶格中運動有兩種方式：在低溫時電子－晶格耦合不太大，以能帶電子相似方式參與電導。在高溫時電子－晶格耦合增強，極化子變成定域帶電粒子，以跳躍方式參與導電，可用擴散過程來描述跳躍電導。

相關概念

生物學中從一端向另一端進行極性方向基因轉換的染色體部分，稱為極化子。這一現象稱為極化子效應。屬於同一極化子的突變型彼此進行雜交，由於距離絲粒較遠位置上的某一突變（極化子更靠近絲粒）發生基因轉換 ，重組類型易於出現。有時一個突變位置不僅比其他突變位置更容易發生基因轉換，而且本身也與其他位置一起進行轉換 。極化子效應適用於說明有關重組的雜種DNA模型。在發生重組時雜種DNA部分並非完全隨機形成，而是在染色體的某一特定部位開始形成，並且越靠近這個部位基因轉換的頻率越高。

極化子這個概念在固體物理中更多是一種理論圖像，其細節並不明朗，也缺乏證據支持。事實上，極化子輸運過程的直接和有效的實驗探測手段似乎並不多，光電導吸收和迴旋共振吸收測量是探測極化子的常用手段，但也得依賴相關理論模型來擬合而窺其一二。光吸收測量在關聯繫統中常常會遭遇瓶頸，特別是像錳氧化物這種晶格對稱性稍低且畸變較為嚴重的體系，其晶格比較“硬”，極化子尺度會很小，故又小名“小極化子”。對這類極化子探測面臨的困難有三：(1) 極化子弛豫時間短；(2) 極化子特徵能量尺度大；(3) 存在其它量子關聯物相如電荷有序和軌道有序相，它們對光致激發也有回響，使得剝離來自極化子的信號變得愈加困難。