Crystal Structure Dependence of Hole Stability in Ionic Crystals

Abstract

The stability of self-trapped holes in ionic crystals with NaCl and CsCl structures is studied on the basis of the small polaron theory. The model Hamiltonian contains four free parameters: the coupling constants for hole with acoustic and optical phonons, the site off-diagonal coupling, and the mass ratio of cation to anion. The overall and systematic features of the hole stability are investigated by means of phase diagrams in the space spanned by the parameters. It is found that the stability drastically depends on the crystal structure. By fitting the parameters, results are obtained which agree with the experiments. Nous avons etudie la stabilite des trous auto-pieges dans les cristaux ioniques aux structures NaCl et CsCl conformement a la theorie du petit polaron. L'hamiltonien modele contient quatre parametres libres; les constantes de couplage du trou avec les phonons acoustiques et optiques, le couplage site-non diagonal, le rapport des masses du cation et de l'anion. Les traits globaux et systematiques de la stabilite des trous sont recherches au moyen du diagramme de phase dans l'espace des parametres. On a trouve que la stabilite depend rigoureusement de la structure cristalline. En ajustant les parametres, nous avons obtenu les resultats qui sont d'accord avec ceux obtenus experimentalement.