WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

ЭПР-центров Cr4+ изображена на рис. 7. Неизменность Какой из этих вариантов экситонного возбуждения формы линий ЭПР упростила ее построение на основе центра с образованием более делокализованных, чем в данных рис. 5 и 6. Наблюдается отклонение от закона 3d-оболочке, электрона (4) или дырки (5) реализуетКюри, проявляющееся в спаде с ростом температуры ся, пока сказать трудно. В ковалентных элементарных числа центров в основном состоянии, подобное замечен- полупроводниках IV группы или соединениях A3B5 с ному ранее [5,6] у примесных 3d-ионов группы железа в большей долей ковалентности при замещении 3d-ионом Физика твердого тела, 2002, том 44, вып. Электронный парамагнитный резонанс и люминесценция хрома в кристаллах германата кальция атома с валентностью 3 или 4 характерно акцепторное Энергетическая близость основного и возбужденного поведение 3d-иона. Если это же верно и в более ионном состояний в (5) дает основание предположить, что и соединении Ca2GeO4, более вероятен вариант (5). Тогда при низких температурах большая часть центров Cr4+ для увеличения доли лазерно активных нейтральных находится в наблюдаемом с помощью ЭПР 3d3(e2, t2)sp центров Cr4+ на месте германия представляет инте- состоянии из-за наличия деформационных напряжений рес дополнительное легирование кристаллов германата в кристалле, которые сильнее влияют на более делокакальция непереходными элементами с валентностью на лизованные кон-латтинджеровские состояния и понижаединицу меньше, чем у матричных атомов, и с близким ют их энергию по отношению к основному состоянию к матричным ионным радиусом, т. е. по возможности слева в (5). Этим определяется вторая причина резмелкими акцепторными примесями с малой энергией кого различия в ожидаемой и определенной из данных активации. При этом уровень Ферми будет смещаться ЭПР концентрации центров Cr4+. Для люминесценции ближе к валентной зоне и будет расти доля Cr4+. Такими основное и возбужденное состояния в (5) энергетически примесными ионами могли бы быть Na+ на месте Ca2+ практически неотличимы, но состояние справа в (5) или Al3+ на месте Ge4+. Другой способ — это создание более благоприятно из-за большого статистического веса кислородной нестехиометрии. Наблюдавшаяся концен- и больших возможностей для дипольных бесфононных трация Cr4+ N0 = 1.3 · 1016 cm-3 (рис. 7) много меньше переходов.

ожидаемой концентрации растворенного хрома на месте В заключение отметим, что кристаллы Cr : Ca2GeOгермания около 1020 cm-3, если считать, что все 0.5 wt.% обладают сравнительно медленно спадающей с темпеокиси хрома в расплаве переходят в твердый раствор ратурой интенсивностью люминесценции в актуальной Cr(Ge) при выращивании кристаллов Ca2GeO4. Иными для лазерной оптоволоконной техники полосе длин волн словами, уровень Ферми зафиксирован в запрещенной около 1.3 µm при возбуждении 1 µm полупроводниковым зоне кристалла существенно выше уровня перезарядки гетеролазером. Люминесценция наблюдалась вплоть до хрома.

573 K, спад интенсивности люминесценции замедляется Как и у 3d-ионов в полупроводниках, ВС имеют при 350 K. Впервые наблюдался спектр ЭПР в этих гигантскую кратность вырождения g10 = 550, которую кристаллах, идентифицированный как принадлежащий нельзя объяснить в рамках обычной чисто электронной замещающим германий ионам Cr4+. Спектр наблюдалмодели. В (4) и (5) слева кратность электронного выро- ся до температуры 110 K. Определен g-тензор фактора ждения ge0 = 3 в соответствии со спиновым триплетом, спектроскопического расщепления. Малое отклонение справа добавляется либо удваивающий сомножитель осей g-тензора от кристаллографических осей свидев (4), либо утраивающий — в (5) из-за возникающего тельствует о существенно меньшем, чем у ионов Cr4+ орбитального вырождения в e- или t2-состояниях. Тогда в форстерите, искажении точечной и трансляционной ge10 = ge1/ge0 должен быть равен 2 или 3. Так же как симметрии вблизи иона хрома.

и для 3d-ионов в полупроводниках, большую величину Исследована температурная зависимость ЭПР Cr4+ в g10 можно объяснить изменением фононного спектра германате кальция, обнаружено возбужденное состояние кристалла при возбуждении дефекта с образованием с малой энергией активации и гигантской кратностью мягких резонансных фононных мод из-за ослабления вырождения, подобное тем, что ранее наблюдались у силовых постоянных кристалла около дефекта при пере- примесных 3d-ионов группы железа в алмазоподобных ходе в орбитально вырожденное, согласно (4) или (5), полупроводниках. Так же как и в случае этих полусостояние [12]. Тогда концентрация Cr4+ в основном проводников, гигантская кратность вырождения может состоянии определяется выражением быть объяснена возникновением мягких квазилокальных резонансных фононных мод кристалла при возбуждеN(Cr4+) =N0(Cr4+)[1 + 10T3 exp(-E10/kT )]-1, (6) нии дефекта. Представляется важным отметить, что, подобно свободным 3d-ионам или атомам с известной где путем подбора параметров с наиболее близким рас- конкуренцией на энергетической шкале между 3d- и положением расчетной кривой N(T ) к эксперименталь- 4s-состояниями, аналогичная конкуренция имеет место ной на рис. 7 получено 10 = 5 · 10-5 Kи E10 = 0.01 eV.

между 3d-состояниями примесного иона и более делоСогласно [12], при частоте фононного резонанса p кализованными условно обозначенными s-состояниями много меньше дебаевской D Кона–Латинджера. Последние можно рассматривать как ”генетически” происходящие из 4s-, 4p-состояний своge1 k бодного иона [13,14]. Причем эта конкурирующая 10, (7) энергетическая близость 3d- и s-состояний примесge0 p ных 3d-ионов, по-видимому, является распространеноткуда для варианта (5) с ge10 = 3 получается ным явлением, так как наблюдается как в сравнитель p 3.4 · 10-3 eV, т. е. p 0.1D, если считать, что но узкозонных полупроводниковых кристаллах, так и температура Дебая германата кальция, как и у германия, в существенно широкозонном и ионном соединении около 300 K. Ca2GeO4.

Физика твердого тела, 2002, том 44, вып. 56 О.Н. Горшков, Е.С. Демидов, С.А. Тюрин, А.Б. Чигинева, Ю.И. Чигиринский Обнаруженные особенности состояний электронов, локализованных на примесном ионе Cr4+, вероятно, будут полезны для количественного определения сил осцилляторов фотостимулированных электронных переходов и определения условий существования лазерноэффективных d-центров. Для увеличения лазерной эффективности кристаллов Cr4+ : Ca2GeO4 представляет интерес изучение возможности увеличения доли примесных атомов хрома в четырехзарядном состоянии путем смещения уровня Ферми к валентной зоне за счет дополнительного подлегирования акцепторными примесями Na, Al или кислородной нестехиометрии.

Авторы благодарны Пасхину Ю.В. за помощь в измерении угловых зависимостей ЭПР.

Список литературы [1] V. Petricevic, A.B. Bykov, J.M. Evans, R.R. Alfano. Optics Lett. 21, 1750 (1996).

[2] W. Jia, H. Liu, S. Jaffe, W.M. Yen. Phys. Rev. B43, 7, (1991).

[3] K.R. Hoffman, J. Casas-Gonzales, S.M. Jacobson, W.M. Yen.

Phys. Rev. B44, 22, 12 589 (1991).

[4] Г.С. Шакуров, В.Ф. Тарасов, А.Н. Гавриленко. ФТТ 37, 7, 499 (1995).

[5] Е.С. Демидов, А.А. Ежевский, В.В. Карзанов. ФТП 17, 4, 661 (1983).

[6] Е.С. Демидов, А.А. Ежевский. ФТП 19, 9, 1629 (1985).

[7] Е.С. Демидов. Автореф. докт. дисс. Изд-во ННГУ, Н. Новгород (1994).

[8] Е.С. Демидов, А.А. Ежевский. Завод. лаб. 47, 11, 42 (1981).

[9] А. Абрагам, Б. Блини. Электронный парамагнитный резонанс переходных ионов. Мир, М. (1973). Т. 1. 652 с.

[10] Л.А. Сорин, М.В. Власова, В.Д. Лавадовский. Введение в радиоспектроскопию парамагнитных монокристаллов.

Наук. думка, Киев (1969). 256 с.

[11] Е.С. Демидов. ФТТ 34, 1, 37 (1992).

[12] Е.С. Демидов. ФТТ 27, 6, 1896 (1985).

[13] Е.С. Демидов, В.А. Усков. ФТТ 16, 3, 963 (1974).

[14] Е.С. Демидов, В.А. Усков. ФТП 8, 8, 1607 (1974).

Физика твердого тела, 2002, том 44, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.