Здавалка
Главная | Обратная связь

Исследование поглощения кристаллов ZnSe:Ni в инфракрасной области спектра



Оптические свойства кристалловZnSe:Ni в инфракрасной области характеризуются наличием характерных линий поглощения в двух областях - в ближней и средней ИК-области.

В ближней ИК-области легирование никелем приводит к появлению линий поглощения на 1.41, 1.46 и 1.53 эВ (рис.2.4.), интенсивность которых возрастает с увеличением температуры отжига (концентрации никеля). В то же время увеличение концентрации никеля не приводит к смещению этих линий.

Уменьшение температуры кристаллов не приводит к заметному смещению положения этих линий поглощения (рис. 2.5.). Такое поведение линий поглощения характерно для внутрицентровых оптических переходов. Согласно [14], линии поглощения на 1.41 эВ соответствуют переходам 3Т1(Р)→ Т1(F), происходящими в пределах иона никеля. Две остальные линии не наблюдались ранее в кристаллах ZnSe:Ni. Очевидно, они обусловлены переходами на расщепленные в результате спин-орбитального взаимодействия состояния иона никеля 3Т1(Р). Помимо этих линий, которые являются основными, в спектре заметны ряд их фононных повторенный, проявляющихся в виде более слабых линий или перегибов

В более длинноволновой – средней ИК-области в исследуемых кристаллах наблюдалась единственная полоса поглощения на 1.1эВ, интенсивность которой возрастала с ростом степени легирования (температуры отжига). Положение этой линии не менялось в зависимости от степени легирования кристаллов.

Уменьшение температуры кристаллов от 300 до 77К не приводит к существенному смещению этой полосы поглощения (рис. 2.6). Это позволяет предположить, что за поглощение в этой области ответственны

 

 

.

 

 

 

внутрицентровые оптические переходы. Согласно имеющимся литературным данным [14] такими переходами являются переходы 3T1(F)→3A2(F), происходящие в пределах иона никеля.

Таким образом, в результате проведенных исследований оптического поглощения кристаллов ZnSe:Ni можно построить схему оптических переходов (рис. 2.7). За линии поглощения в сине-зеленой области спектра ответственны оптические переходы 1,2,3 с валентной зоны на расщепленные спин-орбитальным взаимодействием возбужденные уровни 3T1(H) иона никеля. За линии поглощения в ближней ИК-области отвечают внутрицентровые переходы 4,5,6. Переход 7 отвечает за линию оптического поглощения на 1.1эВ.

 

 


Выводы

 

 

1. Разработана методика диффузионного легирования кристаллов селенида цинка никелем, позволяющая получать кристаллы с разной концентрацией никеля. Интерпретирована природа переходов, обуславливающих оптические свойства кристаллов ZnSe:Ni.

 

2. Оптические свойства исследуемых кристаллов в видимой области характеризуются полосами поглощения, за которые ответственны переходы электронов из валентной зоны на расщепленный в результате спин-орбитального взаимодействия уровень 3T1(H) иона никеля.

 

3. Поглощение кристаллов ZnSe:Ni в ближней ИК-области обусловлено оптическими переходами из основного состояния 3T1(F) на расщепленное в результате спин-орбитального взаимодействия возбужденное состояние 3T1(P) иона никеля.

 

4. Поглощение в средней ИК-области обусловлено внутрицентровыми оптическими переходами 3T1(F)→3A2(F), происходящими в пределах иона никеля.

 

 

 

Литература

1. Козловский В.И., Коростелин Ю.В., Ландман А.И. Эффективная лазерная генерация на кристалле Cr:ZnSe, выращенном из паровой фазы//Квантовая электроника.-2003.-Т.33,№5.-С.408-410.

2. Ильичев Н.Н., Шапкин П.В., Мосалева С.Е., Насибов А.С. Исследование нелинейного пропускания кристаллов ZnSe:Co на длине волны 1.54мкм// Квантовая электроника.-2004.-Т.34, №12.-С.1169-1172.

3. Ваксман Ю.Ф., Павлов В.В., Ницук Ю.А., Пуртов Ю.Н., Насибов А.С. Шапкин П.В. Оптическое поглощение и диффузия хрома в монокристаллах ZnSe // ФТП. - 2005. - Т. 39, №4. - С. 401-404.

4. Levchenko V.I., Yakimovich V.N., Postnova L.I., Konstantinov V.I., Mikhailov V.P., Kuleshov N.V. Preparation and properties of bulk ZnSe:Cr single crystals // J.Cryst.Growth. – 1999. – V. 198–199. – P. 980–983.

5. Соколов В.И., Мамедов А.Н., Суркова Т.П., Чукичев М.В., Кулаков М.П. Энергетические состояния кобальта в селениде и сульфиде цинка//Оптика и спектроскопия.-1987.-Т.62,в.4.-С.805-811.

6. Chee-Leung Mak, Sooryakumar R., Steiner M.M. Optical transitions in Zn1-xCoxSe and Zn1-xFexSe: Strong concentration-dependent effective p-d exchenge// Phys.Rev.B.- 1993.-V.B48.-P.11743-11747.

7. Ferrer-Roca Ch., Segura A., Munoz V. Optical Absorption of Zinc Selenide Doped with Cobalt (Zn1-xCoxSe) under Hydrostatic Pressure// Physica Status Solidi (a).-2000.-V.180,N2.-P.561-568.

8. Ваксман Ю.Ф., Павлов В.В., Ницук Ю.А., Пуртов Ю.Н., Насибов А.С., Шапкин П.В. Получение и оптические свойства монокристаллов ZnSe, легированных кобальтом//ФТП.-2006.-Т.40,в.7.-С.815-818.

9. Radlinski A.P. On the properties of cobalt impurities in Zinc Selenide crystals (II)// Phys.Stat.Sol.(b).-1978.-V.86.-P.41.

10. Mak Chee-Leung, Sooryakumar R., Steiner M.M. Optical transitions in Zn1-xCoxSe and Zn1-xFexSe: Strong concentration-dependent effective p-d- exchange// Phys.Rev.B.-1993.-V.48,№16.-P.11743-11747.

11. Sokolov V.I., Surkova T.P., Kulakov M.P., Fadeev A.V. New experimental evidence concerning the nature of L,M,N ljnes in ZnSe:co//Phys.Stat.Sol.(b).-1985.-V.130.-P.267-272.

12. Korostelin Yu.V., Kozlovsky V.I., Nasibov A.S., Shapkin P.V. Vapour growth and doping of ZnSe single crystals // J.Cryst.Growth. - 1999. - V. 197. - P.449-454.

13. Ницук Ю.А. Влияние собственных и примесных дефектов на электрофизические и оптические свойства кристаллов ZnSe:In, полученных методом свободного роста // Дис…канд. физ.-мат. наук. – Одеса. – 2003. – 137с.

14. Zunger A. 3d-transition atom impurities in semiconductors // Solid State Physics. – 1986. – V. 39. – P. 276-474.

 

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.