WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

энергий приблизительно на 6 и 5 мэВ соответственно Если время трансформации промежуточного состояния (рис. 4). Это подтверждает идеи [14] о большой точности {d8} d8 меньше времени спуска вниз, то в этом случае наблюдения абсолютных сдвигов краев зон в твердых трансформация происходит без изменения энергии и растворах по наблюдению примесных экситонов. Очень может быть показана горизонтальной стрелкой, как это важно расширить интервал значений x и y твердых сделано в работе [4], что воспринимается формально растворов. К сожалению, в нашем распоряжении пока как туннелирование. С ростом температуры происходит нет кристаллов с x, y в интервале 0.03–0.1, где головная подъем системы [d7e] по конфигурационной кривой до линия примесного экситона и ее колебательные повтоточки пересечения с кривой {d8}. Роль членов неадиарения еще могут наблюдаться. Для таких составов сдвиг батичности, вызывающих переход электрона (дырки) с головной линии будет значительнее, что позволит коливодородоподобного состояния в d-оболочку, возрастает, чественно анализировать абсолютное смещение дна зоны вероятность перехода [d7e] {d8} увеличивается, время проводимости от состава твердого раствора. Представляжизни примесного экситона уменьшается, и линия приется интересным получить параметр bc, аналогичный b месного экситона становится ненаблюдаемой. Именно в соотношении (1), определяющий нелинейную добавку такая ситуация имеет место для донорного и акцепторсмещения только дна зоны проводимости Ec от состава.

ного экситонов Ni при азотной температуре в спектрах ZnO : Ni, ZnS : Ni, ZnSe : Ni, CdS : Ni.

3.3. Влияние электрического поля на линию Спектр электропоглощения в твердых растворах свободных экситонов ZnSySe1-y : Ni наблюдается при температуре 4.2 K и поэтому система [d7e] не может подняться по конфигуВ твердых растворах, в результате случайного распорационной кривой. С ростом y происходит изменение ложения замещающих атомов по узлам кристаллической постоянной решетки по закону Верде: a = a0 - ky. Это решетки, происходит размытие краев разрешенных зон и приводит к относительному смещению кривых {d8} и появление ”хвостов” плотности локализованных состоя[d7e], и точка их пересечения опускается все ближе и ний. Плотность состояний убывает по экспоненциальноближе к минимуму qA конфигурационной кривой [d7e].

му закону по мере удаления от края разрешенной зоны.

Поэтому вероятность возвращения носителя с водороКрай основного поглощения, формируемый межзонными доподобного состояния в d-оболочку резко возрастает.

переходами, также описывается экспоненциальной завиТаким образом, модель безызлучательной рекомбинасимостью при энергиях квантов света, меньших ширины ции находится в полном соответствии с адиабатическим запрещенной зоны Eg, (правило Урбаха) приближением и качественно хорошо описывает влия ние температуры и разупорядочения твердых растворов exp -(Eg - )/0. (2) ZnSySe1-y : Ni и Zn1-xCdxSe : Ni на линию примесного экситона. Если d-примесь имеет много внутрицентровых При наложении на кристалл внешнего однородного элексостояний dn-конфигурации (например, Fe2+), то велика трического поля происходит туннелирование электронов вероятность, что один или несколько адиабатических валентной зоны в запрещенную щель, и становятся потенциалов {dn}-конфигурации пересекают конфигура- возможными переходы в зону проводимости под влияционную кривую dn-1 (для Fe — d5) и безызлучательная нием кванта света с энергией, меньшей Eg (эффект Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. Примесные экситоны никеля и фотоиндуцированная деформация решетки... Рис. 4. Спектры амплитуды второй гармоники электропоглощения 2. T = 4.2 K. Состав твердого раствора и амплитуда переменного электрического поля: 1 —Zn0.99Cd0.01Se : Ni, 15 кВ/см, 2 — ZnSe : Ni, 16.6 кВ/см, 3 —ZnS0.026Se0.974 : Ni, 16.6 кВ/см.

Франца–Келдыша). Для экспоненциального края основ- спектр изображен в логарифмическом масштабе с целью ного поглощения влияние электрического поля сводится выявления экспоненциальной формы края поглощения.

к сдвигу экспоненциальной кривой поглощения в сторо- Видно, что зависимость ln 2 от на графике хорошо ну меньших энергий на величину E, зависящую от элекукладывается на прямую. По наклону этой прямой можтрического поля и от параметра, определяющего круно приблизительно вычислить величину 0, характеритизну экспоненциального края. Влияние состава твердых зующую край основного поглощения, используя формурастворов на линию свободных экситонов проявляется в лу Франца–Келдыша. Нами были вычислены параметры первую очередь в сдвиге линии поглощения в сторону 0 для различных твердых растворов. Для растворов м или больших энергий (в зависимости от типа еньших с y = 0.13, 0.26 эта величина составляет примерно твердого раствора). Для рассматриваемых твердых рас12–15 мэВ при T = 4.2K. При T = 77 K параметр творов с малыми x, y (x, y 0.01-0.02) наблюдается хорошо заметный вклад за счет влияния электрического поля на линию свободного экситона, причем для твердых растворов с анионным замещением он существенно больше, что качественно соответствует результатам работ по люминесценции [5]. С увеличением x, y происходит сдвиг линии поглощения в сторону меньших энергий (для ZnCdSe : Ni) или в сторону больших энергий (для ZnSSe : Ni). Это хорошо видно на рис. 1, на котором представлены спектры электропоглощения образцов ZnSe, ZnSySe1-y : Ni и Zn1-xCdxSe : Ni. Заметно, что для ZnSySe1-y : Ni пики бесфононной линии донорного экситона Ni (2.64 эВ) с увеличениемy сглаживаются, но большой положительный пик за счет влияния электрического поля на линию свободного экситона остается и, более того, увеличивается по высоте. Для образцов с большим содержанием S, ZnS0.13Se0.87 и ZnS0.26Se0.74, спектры изменяются довольно радикально: наблюдается только большой положительный пик, смещенный в сторону больших энергий в соответствии с ростом Eg.

Рис. 5. Спектр амплитуды второй гармоники электропоНа рис. 5 показан спектр электропоглощения образ- глощения 2 образца ZnS0.26Se0.74. T = 4.2K. Амплитуда ца с y = 0.26, полученный при T = 4.2K. Этот переменного электрического поля 15 кВ/см.

2 Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 148 В.И. Соколов, В.Н. Старовойтова увеличивается. Следует отметить, что определение пара- [9] Н.Н. Берченко, В.Е. Кревс, В.Г. Средин. Полупроводниковые твердые растворы A2B6 и их применение (М., метра 0 по спектру электропоглощения для кристаллов 1982) с. 208.

с примесями затруднено, так как в таких кристаллах [10] P.N. Newbury, K. Shahzad, J. Pertuzzello, D.A. Cammack. J.

наряду с поглощением за счет свободных экситонов (2) Appl. Phys., 66, 4950 (1989).

существует заметный вклад примесного поглощения в [11] В.Н. Абакумов, И.А. Меркулов, В.И. Перель, И.Н. Яссиеобласти хвоста экситонной линии. Это искажает как пович. ЖЭТФ, 89, 1472 (1985).

стоянную, так и переменную составляющие, измеряемые [12] V.I. Sokolov. Acta Phys. Polon. A, 90, 245 (1996).

в методе электропоглощения [1], и в конечном счете [13] V.I. Sokolov. Proc. SPIE, 2706, 278 (1996).

может исказить величину 0, характеризующую только [14] В.И. Соколов. Автореф. докт. дисс. (Свердловск, 1988).

поглощение в области экспоненциального края свободРедактор Л.В. Шаронова ного экситона. Тем не менее методическая возможность определения величины 0 по спектру электропоглощения Ni impurity excitons and photoinduced представляется полезной для твердых растворов AIIBVI.

distortion of lattice of ZnSe1-ySy : Ni and Zn1-xCdxSe : Ni solid solutions 4. Заключение V.I. Sokolov, V.N. Starovoitova Традиционный подход к исследованию деформации реInstitute of Metal Physics, шетки вблизи примесного центра состоит в наблюдении Ural Branch of Russian Academy of Sciences, спектров инфракрасного поглощения и комбинационно620219 Ekaterinburg, Russia го рассеяния. В принципе деформация решетки может проявиться также в ядерном магнитном резонансе, в

Abstract

Strong dependence of Ni donor exciton zero phonon рассеянии фононов и т. д. Результатов подобных измереline and series of its vibration repetitions on ZnSe1-ySy : Ni and ний в литературе нет. Мы используем новый подход для Zn1-xCdxSe : Ni solid solution composition has been investigated.

исследования деформации решетки вблизи заряженного A model of a nonradiative recombination of impurity excitons is центра. Возникающая деформация решетки может быть discussed in detail with an account of an intermediate virtual {d8} изучена по наблюдению примесных экситонов, наприstate. It depends on the lattice distortion induced by impurity Ni3+ мер, по анализу взаимодействия примесного экситона с centers charged positively with respect to the lattice.

локализованными модами, возникающими при деформации решетки вблизи заряженного центра [7,8]. Другой вариант, предложенный в данной работе, заключается в изучении безызлучательной аннигиляции примесных экситонов. Бесфононная линия и ее колебательные повторения в спектрах электропоглощения очень сильно ослабляются с ростом температуры или изменением состава твердого раствора как по анионной, так и по катионной подрешетке. В предложенной нами модели безызлучательной рекомбинации примесных экситонов Ni деформация решетки играет ключевую роль, так как именно она формирует промежуточное виртуальное состояние {d8} примеси Ni. Отметим в завершение, что фотоиндуцированный вариант деформации решетки позволяет в принципе изучать динамику формирования решетки сразу после фотоионизации примеси.

Список литературы [1] В.И. Соколов. ФТП, 28, 545 (1994).

[2] В.И. Соколов, А.Н. Мамедов. Письма ЖЭТФ, 43, (1986).

[3] R. Heitz, A. Hoffmann, I. Broser. Phys. Rev., 48, 8672 (1993).

[4] В.И. Соколов, О.В. Долженков. ФТП, 32, 455 (1998).

[5] S. Permogorov, A. Reznitsky. J. Luminesc., 52, 201 (1992).

[6] В.С. Вихнин. ФТТ, 31, 149 (1989).

[7] А.Н. Кислов, В.Г. Мазуренко, В.И. Соколов, А.Н. Вараксин.

ФТТ, 39, 2147 (1997).

[8] А.Н. Кислов, В.Г. Мазуренко, В.И. Соколов, А.Н. Вараксин.

ФТТ, 41, 986 (1999).

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, 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.