黄-里斯因子及其在阐释固体有关光学性质的关键作用

1950 年黄昆先生与A. Rhys(里斯,黄昆先生夫人,中文名李爱扶)发表了F-中心的光吸收与非辐射跃迁理论的论文,这一论文被公认为是处理电子-声子互作用在固体缺陷光吸收的先驱开创性量子理论工作,其中首先由黄昆先生所推导和明确的一个用于表征电子-声子耦合强度的无量纲因子,被广泛采用和推崇为黄-里斯因子(Huang-Rhys factor),也被简称为S 因子.本文试图总结黄-里斯因子的物理内涵,以及它在阐释几种固体有关光学性质中的关键作用,包括在深缺陷中心发光以及带边浅杂质束缚激子发光中的支配作用.研究发现,在不同性质的固体材料中,电子(激子)-声子耦合强度可以分为极弱耦合(黄-里斯因子远远小于1)、中等耦合(黄-里斯因子在1—5 之间)以及强耦合(黄-里斯因子远远大于1)等几种情况.限于篇幅及个人理解,本文仅讨论GaN 各种带边激子、二维单原子层半导体激子、无机卤族钙钛矿纳米晶片激子以及金刚石单晶中NV 复合中心等极弱及中等强度耦合等几种情况,以纪念黄昆先生诞辰百周年.