Диссертация (1097819), страница 17
Текст из файла (страница 17)
в = 0. Симметрия зон установлена согласно правилам отбора для прямых электронных переходов в точке Γ [109–112]. В поляризации ‖ правилами отбора разрешены переходы симметрий Γ1,2,3,4 → Γ5 ,Γ5 → Γ1 + Γ2 + Γ3 + Γ4 и с учетом спин — орбитального взаимодействия разре()()()шены переходы симметрии Γ1,2 → Γ1 + Γ2 . Минимальный прямой энергетический интервал наблюдается в поляризации ⊥ , следовательно обусловленпереходами Γ1 → Γ1 или Γ2 → Γ2 . В поляризации ‖ правилами отбораразрешены переходы между зонами с симметрией Γ1,2,3,4 → Γ2,1,4,3 , Γ5 → Γ5()()и Γ1,2 → Γ1,2 .
Во всех моделях рассчитанных зон минимум зоны проводимости имеет симметрию Γ1 . Следовательно верхняя валентная зона 1 в точке Γобладает симметрией Γ1 , а зона 2 симметрией Γ2 . Самая верхняя валентнаязона 1 в точке имеет симметрию 1 . Непрямые переходы из зоны 1 (1 ) взону Γ1 (1 ) разрешены в обеих поляризациях, что на эксперименте и наблюдается. Фрагмент модели зон в минимуме межзонного промежутка представленна рис. 2.19.Выводы: Исследована интерференция обыкновеных и необыкновенных лучей в дифосфидах кадмия и цинка. Определены величины и дисперсия бирефракции. Установлено, что более высокое разрешение и меньшая погрешность вопределении среднего значения двулучепреломления на заданной длине волныдостигается на кристаллах с большей толщиной.
Это обусловлено тем, что период интерференционных осцилляций с увеличением толщины кристалла уменьшается. Наряду с этим, уменьшается амплитуда интерференции и соответственно точность определения длин волн экстремумов. В области края фундамен-98тального поглощения получены новые данные по интерференции обыкновенныхи необыкновенных волн для величин и дисперсии двулучепреломления.Из энергетического положения полос поглощения К и максимумов в спектрах2 22 показа-но, что непрямые переходы в экситонную зону являются неполяризованными, практически совпадают в обеих поляризациях и равны 2.1547 эВи происходят из зоны 1 в зону Γ1 . При энергияхфотонов больших край формируется прямымиразрешенными переходами Γ1 → Γ1 или Γ2 → Γ2 вРисунок 2.19: Фрагмент зоннойструктуры кристаллов2 (48 )области минимума межзонногопромежутка.()вполяризации ⊥ (2.2727 эВ при 2 K) и переходами между зонами с симметрией Γ1,2,3,4 → Γ2,1,4,3 ,()Γ5 → Γ5 и Γ1,2 → Γ1,2 в поляризации ‖ (2.3087 эВ при 2 K).
Зонная структура кристаллов 2 (48 ) в области минимума межзонного промежутка подобна зонной структуре 2 и отличается только величинами зазоров. Для обоихкристаллов построены модели энергетических зон в спектральной области краяфундаментального поглощения.2.3Двулучепреломление и структура зон в области края поглоще55ния в кристаллах 2 (2ℎ) и 2 (2ℎ).5Анизотропия краевого поглощения кристаллов 2 (2ℎ) и 2 иссле-дована в основном при низких температурах при выяснении характера межзонных переходов ответственных за длинноволновую границу поглощения (1.1,51.2). В кристаллах 2 (2ℎ) минимальный межзонный интервал формирует-ся прямыми разрешенными переходами из верхней валентной зоны 1 в зонупроводимости 1 . Зоны 2 и 3 отщеплены от 1 спин — орбитальным взаимодействием и кристаллическим полем соответственно низко симметричной5кристаллической структуры 2ℎкристалла.При комнатной температуре экситонные состояния не наблюдаются.
В кри5сталле 2 (2ℎ) толщиной 11.6 мкм в спектрах пропускания проявляется ин-терференция света (рис. 2.20). В поляризации ⊥ интерференционные явле-9952 (2ℎ) толщиной = 11,6 мкм (А): 1, 2 -, ⊥ и ‖ ‖ , ‖ ; 3,4 - ‖ и ‖ , ‖ ; 5, 6 -, ‖ и ⊥ , ‖ (В).Рисунок 2.20: Спектры пропускания кристалловдля‖и = 224мкм: 1, 2 -‖иРисунок 2.21: Спектры хроматической поляризации света в кристаллах(A); 1, 2 - ‖ [, ]52 (2ℎ):1 - ⊥ (110),2 - ‖ [, ]для параллельной и ортогональной поляризаций поляризатора и анализатора (B).ния видны при длинах волн < 840 нм. Спектры пропускания в поляризованном света кристалла толщиной 224 мкм в направлениях , [, ], приведенына том же рисунке.
Коэффициент пропускания при комнатных температурах в поляризации ‖ изменяется от 45% до 0% в интервале длин волн880 ÷ 870 нм, а в поляризации ⊥ — от 40% до 0% в интервале длин волн5840 ÷ 770 нм. Сильная зависимость от поляризации света 2 (2ℎ), в обла-сти края фундаментального поглощения при 300 K, свидетельствуют об ярковыраженных бирефрактивных свойствах.На рис.
2.20 (А) представлены спектры пропускания кристалла толщиной224 мкм в конфигурации эксперимента (рис. 2.9). Из спектров видно, что внаправлениях ‖ и ‖ проявляется интенсивная интерференция лучей споляризациями ‖ и ‖ и ‖ и ‖ соответственно, а в направлении ‖ [,] интерференция отсутствует. По спектрам хроматической поляризацииопределена дисперсия двулучепреломления в направлениях и (рис. 2.22).100 ( ‖ ) и ( ‖ ) для направления ‖ , ⊥ ( ‖ ) и ‖ (кривые 1, 2) (А) и двулучепреломления = - 5(В) и = − кристаллов 2 (2ℎ ) (С).
Дисперсионные кривые 1 и 2 на А и 3 на В получены изинтерференции света на кристалле толщиной 11.6 мкм, кривые 1 и 2 на В – из интерференции лучей внаправлениях ‖ и ‖ , на С - в направлении ‖ .Рисунок 2.22: Спектральные зависимости показателей преломленияраспространения светаКак следует из полученных данных показатели преломления для поляризации ‖ во всем измеренном спектральном диапазоне больше, чем для поляризации ⊥ . Спектральные зависимости при комнатной температуре соответствуют нормальной дисперсии. В коротковолновой области спектральнойзависимости показателя преломления ‖ , полученного по спектрам отраженияиз соотношений Крамерса — Кронига, обнаруживаются два максимума 1 и 2при длинах волн 855 нм и 748 нм.
В поляризации ⊥ , т.е. в спектральной зависимости ⊥ коротковолновый максимум 3 соответствует длине волны730 нм. В поляризации ‖ максимум 1 , по — видимому, обусловлен прямымиразрешенными переходами из валентных зон 1 в зону проводимости 1 . Какотмечено выше, краевое поглощение обусловленo электронными переходами израсщепленных валентных зон в зону проводимости согласно правилам отбора5для симметрии 2ℎ.В области минимума межзонного промежутка в спектрах пропускания испектрах2 2в кристаллов 2 в поляризации ‖ обнаружен максимум*1 при энергии 1.4500 эВ. Этот переход ответственен за минимум межзонногопромежутка (1 − 1 ) в данной поляризации при 300 K. При температуре 77 Kв поляризации ⊥ обнаруживается максимум *2 в спектрах пропусканияи в спектрах2 2при энергии 1.6919 эВ.
Эта особенность также происходит в101центре зоны Бриллюэна из зоны 2 в зону 1 . В коротковолновой области присутствует в спектрах и2 2дублетный максимум *3 , *4 при энергиях 1.8355 и1.8801 эВ соответственно. В спектрах отражения также обнаруживается максимум отражения (1 ) при энергии 1.836 эВ. Максимумы *3 , *4 отстоят друг отдруга на энергетическом расстоянии 44.6 мэВ и, по — видимому, эта величинасоответствует спин — орбитальному расщеплению зон в точке Γ. В приближении ковалентных связей величина спин — орбитального расщепления валентнойзоны в фосфидах цинка оценочно составляет Δ = 0.06 эВ, а в приближенииоднократно — и двукратно ионизированных ионов Δ = 0.15 и 0.30 эВ. Изэкспериментальных данных вытекает, что расщепление валентных зон из — закристаллического поля 2 − 3 равно 144.1 мэВ и из — за спин — орбитальноговзаимодействия 1 − 2 равно 44.6 мэВ (рис.
2.23).Результаты исследований, представленные в 1.1, показали, что минимум межзонного промежутка 2 формируется прямыми разрешенными переходами. Энергиясвязи экситонов мала (12.3 мэВ) и состояния экситонапри комнатной температуре диссоциированы. Следовательно, структура поляризованных электронных переходов может быть обсуждена в рамках правил отбора дляэлектронных переходов без учета симметрий экситонныхсостояний.Анизотропия краевого поглощения в области 1.3 мкмобусловлена наличием поляризованных электронных переходов происходящих в соответствии с правилами отбо-Рисунок 2.23: Структураэнергетических зонкристалловточкеΓ52 (2ℎ)взоны Бриллюэна.5ра для электронных переходов кристаллов группы симметрии 2ℎ[4, 10, 20, 81].Переходы расщеплены из — за кристаллического поля. Одновременно имеетместо расщепление из — за спин — орбитального взаимодействия.
В областиначала собственного поглощения в поляризации ‖ на всех образцах наблюдается максимум при 0.9580 эВ (рис. 2.24), который обусловлен прямымиразрешенными переходами (Γ7 − Γ6 ) в центре зоны Бриллюэна из валентнойзоны 1 в зону проводимости 1 . В длинноволновой области обнаруживаются102два минимума 1 и 2 соответственно при 0.7131 эВ и 0.7482 эВ и пик поглощения 3 при энергиях 0.9339 эВ. Пик поглощения 3 имеют разную интенсивностьв различных образцах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
