Особенности спектров резонансного вторичного излучения в полярных полупроводниках тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.02, кандидат физико-математических наук Белицкий, Владимир Игоревич

  • Белицкий, Владимир Игоревич
  • кандидат физико-математических науккандидат физико-математических наук
  • 1984, Ленинград
  • Специальность ВАК РФ01.04.02
  • Количество страниц 119
Белицкий, Владимир Игоревич. Особенности спектров резонансного вторичного излучения в полярных полупроводниках: дис. кандидат физико-математических наук: 01.04.02 - Теоретическая физика. Ленинград. 1984. 119 с.

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Белицкий, Владимир Игоревич

диссертации

ГЛАВА. II.многофононное резонансное комбинационное рассеяние света в полярных полупроводниках в сильном магнитном поле.

1. Введение.

2. Амллитуда двухфононного РКРС в сильном магнитном поле. Приближение бесконечной массы дьгоки.

3. Сечение IvlPKPC в произвольном сильном магнитном поле.

4. Интерференционные эффекты в двухфононном

РКРС в сильном магнитном поле ( —* 00) 3~

5. РКРС второго порядка в случае произвольного соотношения между/?rie и Tfl^

0. Положение интерференционных резонансов в спектре РКРС второго порядка в зависимости от величины магнитного поля.

ГЛАВА Ш. Резонансное межзонное электронное и элек-трон-фононное комбинационное рассеяние света.

1. Введение.

2. Сечение резонансного межзонного электронного КРС. Форма, резонансной линии.

С Т Р.

3. Различие между резонансным рассеянием и горячей люминесценцией.SI

4. Электрон-фононное комбинационное рассеяние света.

ГЛАВА. ТУ. Осцилляции сечения резонансного электр он-гТюн онн о г о к омбинаци онн о г о гас с ея

X А 1 О. ния света в длинноволновой области спектра.S

1. Введение.

2. Вычисление сечения рассеяния.

3. Обсуждение результатов. Осцилляции сечения Б'ЖгРС.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Теоретическая физика», 01.04.02 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности спектров резонансного вторичного излучения в полярных полупроводниках»

Явление комбинационного рассеяния света (КРС) было открыто Лаццсбергом, Мандельштамом и Раманом 56 лет назад. Вскоре стало ясно, что открытый эффект представляет собой превосходный метод для исследования возбуждений молекул и молекулярной структуры. С 1940-х годов начались систематические исследования рассеяния света в монокристаллах с целью получения сведений о динамике решетки. Эти эксперименты были достаточно сложными, поскольку сечение рассеяния мало, а имевшиеся в распоряжении физиков источники света были слишком несовершенны. В первых исследованиях спектров КРС в полупроводниках с целью получения информации о спектре возбуждений электронной подсистемы возможности эксперимента ограничивались облучением кристаллов светом с частотой в области их прозрачности. При этом удавалось получить сведения лишь об электронных возбуждениях вблизи дна зоны проводимости.

Создание в 1960-х годах и быстрое развитие лазерной техники коренным образом изменило ситуацию, неизмеримо увеличив возможности эксперимента. Налаженное производство и доступность перестраиваемых лазеров на красителях, а также приборов для регистрации спектров КРС, привели к тому, что в течение последних десяти-пятнадцати лет число исследований по рассеянию света в конденсированной среде резко возросло. Тематика этих исследований широка и разнообразна (см., например, [l-б^ )• Методы рассеяния света стали мощным инструментом исследования качественно новых объектов: легированных полупроводников, гетеро- и слоистых структур, аморфных веществ, магнитных кристаллов, а также сверхрешёток, поверхности кристаллов, границ раздела, квазичастиц. Разнообразие получаемой с помощью рассеяния света информации привело к тому, что в наши дни спектроскопия рассеяния используется во многих областях естественных наук - от биофизики до химической технологии и экологии.

Одним из актуальных и перспективных направлений экспериментального и теоретического исследования твердого тела является изучение спектров вторичного излучения полупроволников. Зто объясняется не только широчайшим применением полупроводниковых кристаллов в современном приборостроении, но и богатством и разнообразием физических явлений в них. Изучение этих явлений ведет к пониманию фундаментальных свойств материи. Необходимость глубокого теоретического исследования элементарных возбуждений в полупроводниках, механизмов релаксации энергии возбужденного состояния, параметров электрон-фононного взаимодействия диктуется не только потребностями в объяснении уже имеющихся экспериментальных данных, но и возможностью предсказания новых эффектов и свойств, что, в свою очередь, направляет экспериментальные исследования.

Если в процессе рассеяния света, идущем через несколько промежуточных состояний (например, при рассеянии с испусканием нескольких фононов), частота первичного излучения лежит в области собственного поглощения полупроводника, то один или несколько энергетических знаменателей в выражении для амплитуды рассеяния могут обратиться в ноль. При этом процесс рассеяния становится резонансным. Обзор экспериментальных и теоретических работ по резонансному КРС в полупроводниках имеется в Везде далее мы будем говорить только о процессах резонансного КРС.

Успехи последних лет в изучении резонансного КРС в полупроводниках с различной шириной запрещенной зоны достигнуты в основном благодаря непрерывному усовершенствованию перестраиваемых лазеров на красителях, причём диапазон их перестройки быстро расширяется. Эти лазеры становятся стандартными источниками в экспериментах по рассеянию света.

Вследствие резонанса в процесс непосредственным образом вводится хорошо определенное возбужденное состояние материальной системы, в частности полупроводника, и, таким образом, изучаются его свойства. Следовательно, резонансное комбинационное рассеяние света позволяет исследовать спектр вещества в диапазоне энергий порядка энергии самих фотонов, то есть I - 3 эВ для экспериментов в видимой области спектра.

При облучении полярных полупроводников светом с частотой в области собственного поглощения было открыто новое интересное явление - в спектре вторичного излучения наблюдалась серия линий с частотами сс^ = а)^ , где cJ^q - частота продольных оптических колебаний решётки, N - целое число, достигающее 7-9. При этом интенсивность пиков фононных повторений с ростом порядка рассеяния /V не только остается большой, но может и возрастать, чего никогда не наблюдалось при облучении светом в области прозрачности. Это явление получило название многофононного резонансного комбинационного рассеяния света (МРКРС). МРКРС наблюдалось в ряде полупроводников группы /1 „ , а также в некоторых других соединениях [9-20] . Исследованию этого интересного явления посвящены и многочисленные теоретические работы [16, 20-41]. В [31] выдвинуто предположение, что описанная серия линий вторичного излучения является результатом испускания кванта вторичного излучения при аннигиляции электрон-дырочной пары на последнем этапе процесса, в ходе которого электрон и дырка, рожденные квантом tu)^ первичного излучения, сбрасывают LO -фононы, каскадируя по зоне промежуточных состояний. В процессе рассеяния участвуют две энергетические зоны, причем в конечном состоянии имеется квант вторичного излучения, несколько LO - фононов, а электронная подсистема кристалла не возбуждена (см. рис.1 и рис.5). В [14] высказана идея об участии в каскадном процессе горячих экситонов.

Объяснение особенностей явления МРКРС было невозможно в рамках традиционных понятий КРС или люминесценции. Зто, а также ряд других проблем (например, разделение резонансного вторичного излучения на резонансное рассеяние и горячую люминесценцию или описание формы линии вторичного излучения), привело к необходимости создания общей теории вторичного излучения света, описывающей все виды вторичного излучения, как известные ранее, так и вновь открытые .

При построении теории МРКРС в [23-25] было предложено связать сечение рассеяния света с фундаментальной интенсивной характеристикой вещества, несущей в себе полную информацию о свойствах среды в отношении взаимодействия со светом по каналу вторичного излучения. Эта характеристика была названа тензором рассеяния света (четвертого ранга) S^y^X и для неё получено общее выражение ^23-25,42,43] типа формулы Нубо. Тензор рассеяния света

S^X , как и тензор электропроводности ^^^ > является фундаментальной характеристикой вещества. Подобно тому, как микроскопическая теория Кубо привела к выражению для б^р» , содержащему точное описание среды, так и выражение для тензора рассеяния света S^y^X , включающее в себя полный гамильтониан среды, дало возможность универсального теоретического подхода к изучению взаимодействия света с конденсированной средой по каналу вторичного излучения.

Похожие диссертационные работы по специальности «Теоретическая физика», 01.04.02 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Белицкий, Владимир Игоревич, 1984 год

1. JLifffch SsMcH&uvOj <Сп %olicU> ^ со/. М.ptin^Jt- 1j~en/cuj) дЛ Y.j m^S (перевод: "Рассеяние света в твёрдых телах",вып.I,под ред.М.Кардоны,Ы.,"Мир", 1973,с.332?)

2. Ргос. ьгляпА S^fx „ ШхА^&ш^iM. %c£<cU>'\ ScLi-ted iJ.L. вл'иншь^ H. L. Сильны tib }К.К. (Ыъш.) NX <vacK &cwdons РАишгь Pm&j 437-Э.

3. Спектроскопия комбинационного рассеяния света, материалы II Всесоюзной конференции,М.,1973,с.312.

4. Современные проблемы спектроскопии комбинационного рассеяния света.Ы.,"Неука",1973,с.304.

5. Мартин P.M., валиков Л.М. Резонансное комбинационное рассеяние света. В {I.,с.101-173.

6. Кердона М. Резонансные явления. В 2.,с.35-237.

7. Огьо ss P&cmo^owir ФЪоъоЗгепЛсорЩь. §«e. (Ь), уэ.15. fbcJdt-Vb W.} CojiMMJCO Wf.Аалпоиь, AWvHz&Lmj^ XVL HH /э.

8. P. Ъыьоп; tf.M., 6оЛкоиллЛл^ M. CcVxtad Иолкст, ууьосш&ь ш 6rq.Se.СmJjjVtQMJSA; rjj- VLjrfSfcP, V. 45, yo.

9. Кпочихин А.А., Пермогоров С.А., Резницкий A.M. Многофононные процессы в резонансном рассеянии и экситонной люминесценции кристаллов.чт'гмтпж ТГ'.г-"'' гг. г~Т Г г. ООО п оог;тji-сЫ, /о, Т . /j. j В.о, С.ССоО-ССО! .

10. Н Ifc&fu^cov V. Ир SrWmxXfu A-V.Оl Ло^ глсЬчМ Миехсы-Уопл XrttexjousMttn at-i&i ^Амш.Р^. Sf+n*. irtye. (b), 51-G1.- lie

11. Ивченко Е.Л., Ланг И.Г., Павлов С.Т.ыногофононкая каскадная теория вторичного излучения в полярных п о лупр о в с ДН1 iksx .

12. Павлов С.Т. Злектрон-фононное взаимодействие в кинетике проводников. Диссертация на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук, ЛГУ им.А.А.Жданова, Ленинград,1979,с.290.

13. Ивченко Е.Л., Ланг И.Г., Павлов С.Т.Теория резонансного вторичного свечения полупроводников. 5ТТ;1977,т.19,в.9,с Л 751-1759.

14. ХтгскюЬо S.L.} Ж&у Роа&г S.T.в кристаллах £о/ S . и 2-п Те, с участием горячих экситоиов. Девятое совещание по теории полупроводников. Тезисы докладов. Новосибирску. II, 1980,156-137'.

15. К.Траллеро Гинер, Ланг И.Г., Павлов С.Т.Теория многофононного резонансного комбинационного рассеяния света в полярных полупроводниках с участием горячих экситоиов. ФТТ,1931,-.23,в.5,с.1265-1275. '

16. AZ&uMudiktv- A.A.; Kloctuilifv АЛ.яи oIjoM<LP^. Srta* Од, -5-0.

17. Гольцев А.В., Ланг И.Г., Павлов С.Т.Роль свободных электрон-дырочных пар в мнсгофононном резонансном, комбинационном рассеянии света. ФТТ,1980,т.22,в.9,с.2766-2771.

18. JCMUiq И.} S<U<ti 0.} Kqyhouu А.ЯяМЖшск kqkdr Ытлгиия&ул&ьZ.pfup. Wi. ^вЯО^пг. MS) лЛГ,

19. Ланг И.Г. Павлов С.Т., Гольцев А.В., Рамос М.Вклад свободных электронно-дырочных пар в резонансное комбинационное рассеяние света третьего порядка. ФТТ,IS825 т.24,в.6,с.I744-1750.

20. К.Траллеро Гинер, Ланг И.Г., Павлов С.Т. Аналитическое выражение для сечения двухфононного резонансного комбинационного рассеяния света.Ji-.OJ-У, , Т . О < , В . й, С . СлЮ-t'UO .

21. Гольцев А.В. ьногофононные каскадные процессы и вторичное излучение в полупроводниках. Диссертация на соискание ученой степени кандидата уиз.-мат. наук,ФТМ им.А.Ф.Иоффе АН СССР,Ленинград,то~п р т~о

22. Ланг 14.Г., Павлов С.Т., Проказников А.В., Гольцев А.З. Общая теория вторичного излучения в конденсированной среде. Препринт Шов, Ш им.А.З.Иоффе АН СССР,Ленинград,1984,с.42.

23. Еелицкий В.И., Гольцев А.З, Ланг И.Г., Павлов С.Т. Усиление линий многофононного резонансного комбинационного рассеяния света при включении сильного магнитного поля.ФТТ,I9S3,т.25,в.4,с.I224-I22S.

24. BelihJcy KX; GvU%w ijMg X-G.} Po^ir 5.T- j&faytWiS ЧЩНЛЛШ^ fc-CtAVUWo ^ШХ^И-^Ш^ cW cjjjuuoufchuvu лм^еп^олым&ъ, ML frotoib л&пл—со^иЖилЖэгь 4ль AA^U jjkeJLdb.РЦъ. Cfyj p. 6~#1-S<9V.

25. Ланг М'.Г., Павлов С.Т., Яшин Г. 10.j.iHoroyoHOHHbifi каскадный процесс и полоса вторичного излучения вполярных полупроводниках.Письма в }Г!ЗТ®, 1977, т.25,в.5,с. 429-433.

26. Гольцев А.В., Ланг И.Г., Павлов С.Т., Яшин Г.Ю.Длинноволновое вторичное излучение в полярных полупроводниках. 3"5ТФ, 1978. т. 75 5 в. I, с. 279-290.

27. О>Ж016 С. T^OcM^jO GritWv.ovr -^ае^Аши^, VLe&HscfajUj KCLCUCOHGWU -UV ^O-CJOJ^ ecMckuEsb сЫ~ Ягш^ысЫы^v. А, р- MS-ISS.

28. Абакумов В.Н., Перель В.И., Яссиевич К.И.Теория захвата злектронов на притягивающие центры в полупроводниках при фэтовозбуздении.1'гг.тл; ТОГ-.-г-' О <"> "плjiiC'i^ , ' < , t . /£ . в . <., с . 3 /'-i-ooo .

29. Гольцэв А.В., Ланг И.Г., Павлов С.Т.Еесфононнсе комбинационное рассеяние света в полупроводниках. ЭТТ Л973,т.20,в.8.с.2542-2545.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.