Диссертация (1097819), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Это может привести к резонансному возбуждению запрещенныхсостояний связанного экситона,снятию запрета и усилению люминесценции сзапрещенных уровней. Из эксперимента видно, что при аннигиляции свободного экситона (= 2.2085 эВ) наблюдается полоса излучения при энергии2.1951 эВ, отличающиеся от на энергию оптического фонона (13.3 мэВ).Эта полоса (2.1951 эВ) совпадает с энергетическим положением уровня связанного экситона 01 (2.1951 эВ) и близка к )2 (2.1944 эВ), так как (2.2085 эВ)— (13.3 мэВ) = (2.1952 эВ). Подобное совпадение энергий излучения фононов в результате аннигиляции свободного экситона с энергетическими уров-73нями связанных экситонов снимает запрет с оптических переходов связанногоэкситона, обусловленный правилами отбора [73].Кристаллы 2 легированные оловом, кадмием и сурьмой также обладаютяркой люминесценцией.
В этих кристаллах наблюдаются узкие линии излучения и более пологие линии излучения. На рис. 1.41 представлены фрагментыголовных (узких) линий люминесценции, которые обусловлены бесфононнымилиниями излучения экситонов связанных на этих примесях. Спектры излученияизмерены на кристаллах легированных этими примесями при одних и тех жеусловиях эксперимента. Кроме указанных головных линий излучения наблюдаются их фононные повторения. На рис. 1.42 представлены спектры люминесценции при 10 К кристаллов 2 (48 ) легированных оловом () и кадмием().
В этих спектрах обнаружены бесфононные линии экситонов связанныхна атомах олова (1 , 2 , 3 ) и их фононные повторения 1 · · · 5 . В этих жеспектрах в длинноволновой области от полосы 5 имеются большое количествомаксимумов, которые на этом рисунке не приведены. В кристаллах легированных кадмием обнаружена группа интенсивных узких линий 1 , 2 , 3 , 4и более слабые линии 1 · · · (на рис. 1.42 приведены только линии).Узкие и интенсивные линии излучения1 , 2 , 3 , 4 вкристаллах 2 (48 )легированных кадмием также обусловленыэкситонами, связанныминаатомахкад-мия, который, как ив предыдущих случаях является аксиальРисунок 1.42: Спектры люминесценции при10Ккристалловлегированных оловом () и кадмием ().2 (48 )ным центром.
Линии1 , 2 , 3 , 4 яв-ляются бесфононными линиями излучения, а линии 1 · · · - их фононными74повторениями. Полученные экспериментальные результаты свидетельствуют,что рассмотренные центры имеют идентичные параметры. Энергетический интервал Σ−Σ в кристаллах легированных (01 − 03 ) равен 2.28 мэВ, легированных (01 − 03 ) равен 2.0 мэВ и легированных кадмием интервал 01 − 03равен 2.3 мэВ. Как видно, величины расщепления из — за кристаллическогополя состояний электрона со спином =12и дырки со спином ℎ =32для трехрассмотренных центров (примесных атомов) практически совпадают.Вдлинноволновойобласти в кристаллах2 (48 )легирован-ных присутствуютещё две группы линий,которыебылиранее обнаружены вработе [61, 65].
Узкиеинтенсивные линии излучения 1 (2.1444 эВ)и 2 (2.1442 эВ) являются бесфононнымилиниямиизлученияэкситоновсвязанных10 К кристаллов 2 (48 )оловом ().Рисунок 1.43: Спектры люминесценции прилегированныхтакже на аксиальном центре и обусловлены переходами с уровней Σ, Π ( = 1)в основное состояние. Эти линии расщеплены на 0.22 мэВ. Слабые линиилюминесценции 1 (2.1422 эВ), 2 (2.1417 эВ) и 3 (2.1400 эВ) обусловленызапрещенными переходами с уровней Σ, Π и Δ ( = 32 ) в основное состояние(рис. 1.43).
Полосы излучения 1 · · · 18 являются линиями фононных повторений бесфононных линий излучения 1 и 2 . В этих спектрах не происходитснятие запрета из — за участия фононов, поэтому линии излучения 1 , 2 и3 являются слабыми. Кроме того, линии излучения 1 , 2 и 3 расположеныв длинноволновой области от линий 1 и 2 . Таким образом, в зонной моделиэтого центра величина спин-орбитального расщепления меньше расщепления752 (48 ) в поляризации ⊥ (a) и ‖ (в) при 4.2 К и легированных сурьмой 0.3% (с), 0.7% (d),1.0% (е) и 1.5% (f ), при температуре 10 К (A),спектры поглощения и люминесценции кристаллов легированных - 1.0% также при температуре 10 КРисунок 1.44: Спектры поглощения нелегированных кристаллов(B).из — за кристаллического поля. Расщепление состояний = 1 и =32,определенное по энергетическому расстоянию между уровнями 1 и 1 , равно2.2 мэВ.Схема электронных переходов, ответственных за спектры излучения, представлена на рис.
1.43. В длинноволновой области, обнаруженные нами ранеев работе [64] линии 1 (2.0212 эВ) и 2 (2.0210 эВ), являются бесфононнымилиниями излучения экситонов, связанных на другом аксиальном центре. Фононные повторения бесфононных линий этого центра также обнаружены в работе [70, 71].Легирование кристаллов 2 (48 ) сурьмой приводит к увеличению поглощения в области длин волн начала краевого поглощения. При изменении концентрации до 1.5% краевое поглощение смещается в длинноволновую область (рис.
1.44).При температуре 10 К в спектрах поглощения кристаллов с содержаниемсурьмы 0.3 · · · 1.5% проявляется интенсивный максимум поглощения 0 экситона, связанного на примеси сурьмы () и его фононные повторения 1 · · · 5 .На рис. 1.44В представлены спектры поглощения ( ) и люминесценции ( )одного и того же кристалла легированного (1%) при температуре 10 К. Впоглощении наблюдается интенсивная линия 0 , а в люминесценции 0 , обусловленные безфононными линиями экситона связанного на .
Группы линий761 , 2 и 1 , 2 являются фононными повторениями бесфононных линий поглощения и люминесценции соответственно.Выводы: Получена новая информация о структуре спектров поглощения илюминесценции нелегированных кристаллов и легированных , , , дифосфида цинка тетрагональной модификации при 9 К. В нелегированныхкристаллах исследована тонкая структура краевого поглощения обусловленнаянепрямыми переходами в экситонную зону с эмиссией фононов.
Из этих данныхуточнены параметры зон. Выявлено изменение структуры края поглощения прилегировании кристаллов сурьмой. Выявлены безфононные линии поглощенияи излучения экситонов связанных на аксиальном центре. Впервые обнаружено излучение обусловленное запрещенными переходами с уровней экситоновсвязанных на аксиальном центре. Усиление излучения с уровней запрещенныхпереходов связанных экситонов происходоит при совпадении энергии фононовс энергией запрещенного перехода связанного экситона. Построена модель оптических переходов между уровнями связанного экситона.77Глава 2Бирефракция и структураэнергетических зон кристаллов 25.2.1Гиротропия тетрагональных дифосфидов цинка и кадмия.В последние годы оптике анизотропных сред уделяется значительное внимание.
Дихроичные и оптически активные кристаллы с большим двулучепреломлением и полупроводниковыми свойствами представляют интерес для созданияоптоэлектронных устройств обработки информации. К таким кристаллам относятся дифосфиды цинка и кадмия [83]. Оптическая активность кристаллов2 и 2 исследована в работах [18, 84–87]. Известно, что гиротропия кристалла может быть обусловлена, как оптической активностью входящих в негомолекул, так и конкретной структурой энергетических зон. Предполагается,что основной вклад во вращение плоскости поляризации в области края фундаментального поглощения света в этих кристаллах вносят прямые межзонныепереходы [83].Многие оптические и оптоэлектронные свойства этих кристаллов, с точкизрения их применения, не изучены. В частности, в работе [86] обнаружены кристаллы 2 , коноскопические картины которых характерны для двойников,составленных из энантиаморфных модификаций.
Изучение природы таких явлений представляет интерес с точки зрения возможностей управления образованием энантиоморфных фаз с симметрией (48 ) и (44 ) и роста кристаллаиз энантиомерных доменов. В основе физики такого управления ростом кристаллов могли бы быть двумерные дефекты образующие антифазную границу78Рисунок 2.1: Спектральные характеристики вращательной способности кристалловв разных технологических условиях, с0.999;1 :1 —0.18,0.3, 3 — 0.413, 4 — 0.44,10, 80 и 300 K ( = 0.15).2 —-B — при температурах2 : A — полученных0.458, 6 — 0.51, 6 —5 —между энантиаморфными фазами [88] или модуляция структуры в направлении оптической оси, связанная с фазовыми переходами в этих кристаллах [89].
Вслучае реализации таких возможностей, следует ожидать заметного подавленияоптической активности кристаллов, присущей в отдельности каждому доменуи полидоменному кристаллу в целом. Дополнительными факторами, способствующими появлению границы между доменами, могут быть статистическаягенерация антиструктурных дефектов, дислокации или разупорядочение кристаллической решетки на наноразмерном уровне из — за флуктуации составасоединения.В связи с этим представляет интерес изучение влияния состава кристаллови нарушение структуры кристаллической решетки в кристаллах 2 и 2на оптическую активность.Изменение состава кристаллов 2 и 2 произведено за счет варьирования давления пара фосфора и средней температуры в ампуле при полученииих газотранспортным методом в двухзонной печи.
Исследования проведены на79пластинках 2 и 2 разных толщин (от 50 мкм до 1 мм). Образцы былиполучены скалыванием кристаллов по плоскости спайности (001).На рис. 2.1(А, В) и 2.2 представлены дисперсионные кривые вращательнойспособности для нескольких кристаллов 2 и 2 , полученных в разныхтехнологических условиях. Величина вращательной способности для лево иправо вращающих плоскость поляризации света кристаллов значительно возрастает вблизи края фундаментального поглощения.Дисперсионные кривые вращательной способности кристаллов 2 описываются уравнением [90]:2 = 1 (1 − 21 ) 2,( − 201 )2(2.1)где — удельное вращение плоскости поляризации света, — длина волны света, 01 — длина волны, соответствующая энергетическому зазору в = 0,1 — константа, 1 — коэффициент, определяющий долю фрагментов лево иправо вращающих цепочек, задающих знак вращения и характер дисперсионной зависимости.Значение коэффициента m определяется режимом получения кристалла, постоянные и 01 для всех исследуемых образцов равны 1.05 · 10−4 град·мм и0.41 мкм (3.02 эВ) соответственно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
