Нелинейная спектроскопия поглощения в областикрая фундаментальной полосы полупроводников типа A2B6 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ
|
Кулиш, Николай Родионович
АВТОР
|
||||
|
доктора физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Киев
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
1994
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.10
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
Нащональна акадели'я наук УкраТни 1нститут с}тики натвпровщнимв
РГб ОД
На правах рукопису КУЛ1Ш Микола Родтнович
НЕЛ1Н1ЙНА СПЕКТРОСКОП1Я ПОГЛИНАННЯ' В ОБЛАСТ1 КРАЮ ФУНДАМЕНТАЛЬНО! СМУГИ НАП1ВПРОВ1ДНИК1В ТИПУ А2В6
01.04.10 — ф!зика нат'впров1'дник1в та дтелсктршив
Автореферат дисертацп на здобуття паукового ступеня
доктора ф1зико-математичних наук_
КиТв 1994
Дисертацдею е рукоиис.
Робота виконана в 1нститут1 ф!зики нашвпровщшшв HAH Украши.
Оф1Ц1ЙН1 опоненти: доктор ф1зико-математичних наук,
професор КУРИК Михайло Васильович,
Пров1дна. орга.шзащя: Кшвський нацюнальний ушверситет , ¡меш Т. Г. Шевченко.
Захист в1дбудеться ^^ $ 199 р. 0 JA.1
годиш на заЫданш спещал1зовано1 вченоТ ради Д 016.25.01 при 1нститут{ ф!зики нашвпровиниив HAH Украши за ад-ресою:
252650 МСП, Ки1в 28, проспект Науки, 45.
3 дисертащею можна ознайомитися у 6i6jiioTeu,i 1нституту ф!знки нашвировщнишв HAH Украши.
доктор ф!зико-математичних наук, професор ОЛШНИК Валентин Петрович,
доктор ф!зико-математичних наук КОРБУТЯК Дмитро Васильович.
Автореферат розкланий «
Вчений секретар спещал!зовано1 вчено! ради
1ЩЕНКО С. С.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальн1сть течи. Ви01р концепцИ функц1онування та арх1-тектурно! структури цифрових швидк0д1ючих оптичних обчислю-вальних машин, в яких реал!зуеться параллельна обробка 1н-формацИ, визначаеться наявною «элементною базой (оптичн1 пе-ремик&ч!, оптичн1 транзистора), яка можв бути використана для створення вузл1р оптичного компьютера. Найб1льшу швидко-д1в моють оптичн1 поремшач1, робота ыих обумовлена нел1-н1йностяш електрошого типу. До них в1даосяться процесг на-сиче'шя поглинання в област1 край фундаментально! смуги пог-линання моно- та м!крокристал1в 0днак виконання да-
но! роботн залишались невизнвченими механ!зм насичеяня лог-линвння в облает! урбаховсько! частини спектру "об'емних на-п1впров1дник1в; деяк1 аспекта впливу 1нтенсивнос: 1 св!тла на поглинаотя в област1 ексигонних смуг та при зеня-зонних переходах, а тако» впливу обчвзкеного розм1ру та гексагонально! структури м1крокристал1в А2ве на насичення поглинанпя. Були в1дсутн! критерИ оц!нки граничних парамэтр1в опта пере-:.31кач1в.
Мзтоп дано! робота в вивчення в широкому температурному 1нтервал1 нь-л1н1йного поглинання св1тла в оЗлзст! краю фундаментально! смуги мсно- та м1крокристал1в нап1впров1дник1в типу А2В6. Особлива мета цих досл1джень така:
1. Еизнзчення законом1рностеП неп1н1йного поглинання св1тла в област1 краю фундаментально! смуги.
2. Визначення впливу обмекеност1 розм1ру м1крокристол1в на н0л1н1йна поглинання св1тла в них.
3. держания анал1тичних сп1вв1доошень, як1 дозволять оц1иитй грашчн! параметри оптичних. перемикач!в, користую-
!
чись значениям параметр 1в нап1: лров1,щшк1в.
Наукова нов"зна робота. Сукупн1сть результате дослужат, наведених в дисертац1йн1й робот1, дозволяв сформулюва-ти новий науковий напрям - нел1н1йна спектроскоп1я крайово^о поглинання каи1Епров1дник1в.
1. Визначено ochobhI законом1роност1 насичення поглинання в област1 краю фундаментально1 смуги моно- та м1кро-кристал1в A2Bg.
2. Встановлено спектр поглинання моно- та м1крокри°та-л1в в знебар. леному стан}.
3. Встановлено механ1зм насичення поглшшшя в област1 урбаховсъко! частики спектру та показано, що. в!н мае риси фазового переходу першого роду типу Оезпорядок-порядок.
4. Встановлэна д1аграма енергетичних р1вн1в ь квантово-розм1рних м!крокристалах та 11 еволюц!я при переход1 до об'емннх монокристол1в.
5. Визначений вплив обмэженого розм1ру м1крокристал1в на насичення поглинання в них.
Практична ц!нн1сть робота полягае в реал1зац11 оптичного Сезрезоз' шторного перомикача та оптичного методу визначешш середнього розм!ру, компонентного складу то ширини заборонено! зони м!крокристал1в А2В6; одержан1 анал1тичн1 сп1вв1дно-шення, ы<1 дозволять оц!нити параметра безрезонаторних та резонаторних окгичних 1^ремикач1в, користуючись константами нап1впров1д!шк1в.
Р1вень реал1зац11, впровэдзешш наукових розробок. Одор»ан1 розультати дозболяють приступити до црактично1 реал1зац11 мптрпць резон&торлкх та безразонаторзшх оптичних поромикач!в абсюрбц!йиого - типу, ошьадш1еиы.. Ю1^ перем./с.
Оптичшй метод визначення параметра м1крокристал1в моке бути изкористаний при досл1дженн1 нано!фистал1в "широкого клвсу нап1впров1лник1в.
На захист внносяться так! полоаашш:
1. В монокристалах область насичоння обмекепа з високо-частотного боку про це сом вимушеного випромйнсвання, а з нмзькочастотного - наявн1стю велшсомасштаблих дефект1в грат-ки, як1 формують наймеш енергетичнуЧлсткну хвост1в густзпш стан1в.
2. В урбах1вськ1й частш! спектру наскчення поглинання викликано перезарядкою м1лких акцоптор1в. Процас перезарядки супроводаувться повним зтатеттл ■ аоо сильним . зменшанням статичного безпорядку та мае риси фазового переходу гвршого роду типу бозпорядок-порядок. При щ>0св1тл6нн1 коеф1ц!впт поглинання стрибко.л зменшуеться при критичн1й 1нтенсивност1. Це явгсцэ вшсористане для створешш бозрезонаторних оптичпих перетшвч1в.
3. Частотна залекн!сть ко9ф1ц1ента поглинання -открис--ал!в А2В6 у знебарвленому стан! п1дкорявться правилу Урба-ха. Розмиття краю поглинання в цьому стан1 обумовлено наяв-н1стю дшзм1«ного бвзпорядку.
4. Гранична свидкод1я матриц1 парвмикачгв рэзонагорного та безрезонаторного типу, яка сформована на площ! в I см^,
то
вЮ" гарем./с.
5. Надзвичайно пов1льне зроотшшя пропускания стекол, легоьоних м1крокристалами А2Ве, з1 зростанням 1нтвнсивност1 л1н1Яно поляризованого св!тла викликано участю в поглшшнн! 2-х £>аж .тних п1дзон, яке реал1зуеться завдяки хаотичн1й ор1ентац!1 гексагональних м!крокристал1в А2В6 в об'ем! скла.
з
6. В м1крокристалах А2В6 г: середн1г рад1усом г, яки* менший боровсько^о рад1уса екситона, частотна залекн1сть порогу чросв1тлення мае осцилюючий характер. II наявн1сть ви-кликана осцилюючою залзкн1сгю часу киття нер1вновакних но-с11в струму в1д г.
Адробац1я робота. Основн! результата робота допов!да-лись на таких м1жнародних конференц1ях: Координац1йна нерада по нел1н1йн1й оптиц! (Одеса. 1979), XIX Всесоюзш!й зЧзд по спектроскопИ (Томськ, Т983), XII Всесоюзна конфэренц1г по когерентна "а нел1н1йн1й оптиц! (Москва, 1985), М1кнародна школа по нел1н1йн1й оптиц! та к1нетиц1 збуджень (ГДР, Берл1н, 1987), 20-й з'1зд по спектроскопИ (Ки1в, 1938), XII М1жнародна конференц1я по когеронтн1й та нел1н1йн1й оптиц1 (М1лсък, 1988), Нарада-сем^шр "Оптична 01стаб1о.ьн1сть та оптичн1 обчислювальн1 машики" (Ы1нськ, 1988, 1989), 1У Ы1ж-народна конферонц1я по ф1зиц! сполук Л2В6 (Зах1дний Ьерл1н, 1989), XII Всесоюзна конференц!я по ф1зиц! нап1впров1даик1в (Ки1в, 1990), М1кнародна конфереиц1я "Монокристал1чн1 нап!в-пров1д!шков1 матер!алм. Наука та прилади"(Бостон, 1992).
По -ом! дасертацИ опубл!ковано 33 роооти, список яких наведений в к1нц1 автореферата.
Особистяй внесок автора полагав в узагальненн! резуль-та?1в дссл!джень, виконашх автором та сп1вроб1тникаш його науково! групи. В сп1л1.лх роботах Кул1шу М.Р. належать постановка задач досл1дж0ння, вибору мотод!в 1х вир1шення, участь в проведеин1 досл1дкень, 1нтс>!;1"8тяц11 та узагальнен-н1 результата._ > . .
М.этодс/Лог1я. Просчетом досЛдження слуизш! пластинчат1 монокристали СиБе та м1крокрис:толи СсК^Бс^ х з р1зним компо-
нентним складом 1 середн1м рад1усом. Для досл1джэння власти-востей об'емних зразк1в застосовувалксь оптичн1 (спектри поглинання, люм1несценц11, в1дбивання), фотовлектричн1 (ста-ц1онарн1 характеристики фотоструму, спектр фотопров1дност1, люкс-амперн! характеристики), терм1чн1 (темнова пров1дн1сть, термостиыульована пров1дн1сть), гальваномагн1тн1 (эфект Холла, фото-Холл-эффект) метода, як1 дозволяють визначити гли-бину залягання р1вн!в в забороненШ Зин1, концеитрац1ю та природу центр1в, як1 1х формують. Для вивчення е..эрготич юго спектру м1крокристал1в застосовувались лише оптичн1 метода.
Нел1н1йне поглкнання в об'емких та кваз1нульм1рних кристалах вивчалось методом одиопроменево1 спектроскопП з допомогою лазера на барвинках, який працюе в спектрльн1й облает! 450-800 нм 1 гонврув 1мпульси св1тла тр :вал1стю 6 або 20 не з п1вшириною л1н11 вштромШювання 0,04 им.
Структура дисертацИ. Дисертац1я складаеться 1з вступу, 6 глав та висновк1в. 5м1ст дисертацИ викладешй на 327 сто-р1нках машинописного тексту та,включав 66 рисунк1в 1 I" таб-хлць. Список л1тератури м1стить 394 найменувань.
Зм1ст робота
В глав1 1 стисло викладено основн1 положения про фопму-вання внвргвтичного спектру прямозонних нап1впров1дшк1в, обговорюються причини розмиття краю пог-^ання, анал1зуються теоретичн! наближення, як1 використовуются при побудое! тео-р11 правила Урбаха.
В Идеальному нап1впров1днику атоми, як1 розташоваШ в вузльх я^. осторово1 гратки, формують пер1одичний крнстал1чний потешЦал. Алал1з руху нос!я струму в ньому приводить до
енергетичного спектру, який в : .1йпрост1и")му вар1онт1 являв собою дв1 парабоп1чн1 зони дозволоних еноргШ, роздШних зоног заборононих енерг1й. Кокна зона дозволэних' енорг1й кваз1ноп0рервно заповнана квантовими р1внями. При поглииакч! кванПв св!т.ла перехода електрон1в з валентно! зони до зони пров1днос/г1 формувть спактр поглинання. У випадку прямозон-них нап!впров1дник1в частотна залакн1сть коаф1ц1ента поглинання К ошюу ьтъся корневим законом
К=А(1.у-Ее0)1/2, (О
дэ - ширина заборонено1 зони, визначена методами л!н1й-но! оптики| - онерг1я кванта св!тла, А - константа. В 1деальних прямозонних нап1впров1дншсах в област1 пог-
линання св1тла в1дсутне.
Будь яке поруыення пер1одичного розташування атом1в у. гратц1 приводить до збурення пер1одичного потещ1алу криста-ла. В реальних крнсталах ц1 збурвння . вшшкавть внасл!док теплового руху атом1в гратки (динам1чний бозпорядок) або внасл!до" 8м1щоння атом1в гратки навколо точкового зарядо-ного дефекта (статичний безпорядок). М1рою беспорядку в ов~
родньоквадратичне зм!щення атом1в гратки в1д 1х р1вноважно-° р
го стану: <Дд> та <Д£> - при динам1чному та статичному - без-, порядку в1дпов1гЧно. Безпорядок в кристал1 в причиною форму-вання потеиц1ального рельефу та вшшкнення хвост1в густини стан!в в заборонен!!! зон1. Поглинання св1тла, яке в1дбу-ваеться з участы хвост1в густини стан1в е причиною'.розмиття краю поглинання.
Емп1рично Урбохом [I*] вотановлено, що частотна залеж-
Ъ
HlcTb коеф!ц1ента поглинання в облает! hv<E мае вигляд
К=К0ехр [ (Ьг»-Е0) /VI). (2)
Величина константа К0 св1дчить про як!сть кристалу. Константа Е0 пропорц!йна ширин! заборонено! зони при абсолютному нул!. Константа W хроактеризув ступ1нь розмиття краю поглинання. В загальному випадку 12*1
W=F[<д|> + <Лд>]; <3)
VEgo - Д[<Ад> - <лс>]- <4>
да Р та Д - константа, як1 не залежать в1д hv.
Численн1 досл!даення (3*3 показали, що правило Урбаха в ун1Еорсальшм 1 описув частотну зал9жн1сть коеф1ц1гагга поглинання при írv^Eg0 в yclx досл!дкених нап1впров1дшжах. Од-нак до цього часу не створена теор1я, в як1й обг^/нт вува-лась би ун!версальн1сть правила Урбаха. Основна в1дм!нн1сть з теор1ях правила Урбаха стосусться вибору модел1 поповнення деф!циту енерг!! при поглинанн! квант!в св!тла з hv^E^.
Вс! теоротичн1 робота, присвячен! досл1дкешш правила Урбаха, умовно можно в1днести до <эдн1е1 з трьох групп:
I. Тоязава [4*1 та його иосл!довш»ки вважають, що в кристал1 Зснуе лише динам!чний безпорядок ! деф1цит еиергИ при hv^Egg поповнюеться за рахунок електрон-(екситон)-фононно! взаемодИ. Це дозволяв одеркати сп!вв!д-ношеыш .2) ! формулу, яка огшеуе залежн1сть W в1д темпера-тури:
1/УЬо=а0{ С (гиуПУф) ] V. I]}, (Б)
де Т^ - температура, 1п>ф - енврг!я фонона, ол=(2/3)С~1, да в - константа електрон- (екситон)-фононно1 взаемодН.
2. Родф1льд 15*1 та його посл1довники вважають, що по-иовнення дефЩиту енергИ в1дбувавться за рахпюк тунелюваи-ня електрон1в п1д д1ею локального поля, яке виникае поблизу точковпх зарядившее дефект!в ибо внасл1док наявност1 повз-довжн1х оптичних фонон!в. В межах цього наближення вдаг-ъся одержати фор"улу (2) та температурну залежн1сть ?/ у вигляд! формула (5).
3. Бонч-Бруевич 16*] та його посл1довники виходять з припущення, що в кристал1 1снуе лише статичний ¿"•зпорядок, який формуе згладжений потенц1альний рельеф. Хара<теризуючи його оптимальною флуктуац1ек>, вдаеться одержати. частотну за-лекн!сть коеф!ц!ента поглинання в вигляд1 (2) та показати, що в сильно логованих нап1впров1дшшах № <» де Н-ко1щантрац1я легуючо! дом1шки.
Численн! досл1дж9Ш1я С2*,3*,7*] показали, що в реальних нап1впрг Сделках при температур1, в1дм1нн1й в1д абсолютного нуля, одаочасно 1снуе як динам1чний, так 1 статичний безпо-рядок. В цьому випадку збер1гаеться зал9жн1сть К в1д Ы> типу (2), причому №---У/д+Ис. та Ис - характеризуй ступ1нь- роз-миття краю пог^шання ь^дпов1дно за рахунок динам1чного та статичного Сезпорядку.
В глав1 2 обгрунтовано виб1р СсЦЗе як об'екта досл1джен-ня,- стисло описано методики оксперименту та наведен! дан1 про характер залокност1 пропуска!шя в1д 1нтенсивноет1 св1т-ла, проанал!зоьан1 мехаи!зш иасичешш поглинання в облает!
м1жзонних переход1в та нелШйного поглинання св1тла в екси-тош11й смуз1 С ей е.
При'к1мнатн1й температур! спектр л1н!йного, поглинання СйБе (рис. 1, а) межна розд!лити на три частини [1,2]. Причина 1снування поршо1, в як1й спостер1гавться пов1лыю зрос-тання К з1 зб1лыиэнням 1п», полягав в наявност! в 1*ратц1 ве-лшссмасштабних збуречь потенц1ального рельефу, викликаних дефектами великого розм1ру типу пор, г^аниць даШшкувпння, даслокац!й та 1ших (рис. 1, а, крива 1, д!лянка I); дру^а -перо-одами м!ж хвостами густини стан1в, наявн1сть яких ви-кликана 1снуванням теплового руху атом1в та точкових заряже-них деф>зкт1в, тому в н1й частотна залекн1оть К експонен-ц1альна (рис. 1, а, крива 1, д1лянка II); тротя форм^еться м1нзонними переходами електрон1в, тому в н1й час; ,тна залея:-н!сть коеф!ц!ента ноглинання К корнева (рис. 1, а, крива 1, д1ляккэ III).
На частотах, як! лежать в област1 краю поглинання вим1 -рювялась залвхн1сть пропускания Г в!д 1нтенс1Юноет. I зв!т-.гэ, яко падас на зразок. Виявилось, шо на перш1й д1лянц1 Т не зеленить в1д 10 ак до порога пошкодаення зразка (рис. 3/ ..а, крива 1). Причина цього полягае в тому, що на г'е;к! вели-ко.часгатйбшчх дефэкт1в гратки число об1рваних зв'язк1в зиячно перевицу с: число електрон!в, як1 генеруються при поглпзшш1 св1тла в ц!Я спектральн1й д!лянц1. На II та III д1ляшах 1с нують дв! облает! 1пшнсивностсй, на протяз1 яких Т не заложить в1д 10, розд1лених области нел1н!йного зростання Т (рисл. 2, а, крива 2 та 3 в1дпов1дно). Кр!м того, на вс!х частотах люстер1гасться лише частково знеСарвлювашм зраз--к!в, шо св1дчить про наявн1сть залишкового нефотозктирного
а
б
Рис. 1. Спектр л1н1йного (1) та шлШйного (2) поглинання можшристал1чнот С(1Бе. 3» 4 - апроксимпц.1я спектру .потшанля формулою < 1). 5 - формулою (13>; температура зроак1х»: а - К, о -1К: полнрюоиДя ЕдС
а б
Рис. 2. Вплив енергП квант1в liv св1тла на Зйлеаи1сть пропус-кшшя Т CdSe в1д 1нтенсивност1 збуджуючого вютром1ню-взння Iö. hv в 6В: а - 1 - 1,6205, 2 - 1,6902,
3 - 1,7403; 6 - 1 - 1,8258 , 2 - 1,8246 , 3 -- 1,8220,
4 - 1,8170, 5 - 1,8150; температура зразк1в: а - 300 К, б - 4,2 К; поляризац!я EiC
поглинання, м!рою якого е коеф!ц1ент погчинання Нол1н1й-не зростання Т починаеться з 1нтенсивност1 10=1г - пор1г знебгрвлювшшя), а практично припиняеться, коли 10=1^ (1^ -пор1г насичення поглинання) (рис. 2, а, крива 3). При цьому вияшлось, п;о на вс!х частотах, як1 лежать в област1 м1жзон-них переход1в врастания Т з1 зб1льшенням 10 в1дбу-
васться пов1льн1шо н1к в област1 урбаховсько1 частшш спектру (рис. 2, а, крива 2 та 3 в1дпов1дао).
Якщо припустити, що механ!зм насичення поглинашя р II та III части 1 спектру один 1 той ке та пов'язаний з запов-ненням стан1в нар1вноважшши нос1ями струму, то для опису задбкност1 Т(10) мажна використати модель двох р1вн!в ЕЗ), ЗГ1ДН0 яко1,
(П/йх = -К1, (6)
К = Кр + (Кц-Ка)/(1+1/1*). (7)
Тут Кц та кв - л1н1йний та нефотоактивний коеф!ц1ент поглинання в.4-у10в1дн0, 1*=1/2от-параметр нел!н1йдаст1, о - попе-рачний перер1з поглинання, я - час киття. Сп1вв1дношення (6), (7) к1льк1стно описують залежн1сть Т(10) при м1»зонних переходах 1 лише як1сно на частотах урбаховсько! частини спектру.
Для виявленнл особливостей насичення поглинання, пов'язаних з зонним спектром прямозонних нап1впров1дник1в для двухзонно1 модел1 нап1впров1даика знайдено зв'язок К з I для таких'ьипадк!в [1,2]:
1. Стац1оиаршй режим збудкония, л1н1йна рекомб1нац1я
К = Кз + (Kg-Kjj >/(1+1/1*).
3
(8)
2 (™e/mh)3/2meñckT0hv
• Pel 2 Шр " í ,mr 1 ■ -1
- exp -- +exp --X ,(9)
L "h J
ß(1-n)e2lmc1/2
де nip - зведена ефоктивна маса, ñ - показшж заломлення, R - коеф1ц1снт в1дбивання, р - квантоЕ Я вих!д. 2. Нестац1онарний режим збудаання
К = Kg + (Kjj - KB)exp(-It1/I*t), (10)
де t^ - тривал1сть лазерного 1мпульсу.
К = líg + (Ид - KB)[l + I/2I* + J (I/I*) + (I/I* ], (11 )
Л 27C2/3h3T)u2x1 /2
i:
exp
p.
--x
• V
"r
h
exp
Иг
--X
. ni
-,-2
. (12)
да rj - кпантовкй епх1д лкм1носцбц11, и - ивндк1сть ср1тлп.
Л1н1Кп1п?ь гт.гяжност! нер1вноЕах:но1 пров1даос?± о з1/ IQ та ве.таке злачбнля т=30-800 не >tj агеначають внб1р зь'язку К я I талу (10). Скориставгшсь илм р1вняпням та р1в-нпзшгд; (6), мокно роорахуватн залежн1стъ T(IQ). Вирчлякхься, що ira bcix довгзшял. хеиль , як! лежать в сбласт.1 м1хзошшх нэрэход1в ц' равняння ":1льк1стно ошеують експериментольн! оале:шост1 Т(10) (суц1лыю л1н:я на рис. 2, крива 3).
ОукугаИсть icpnpîix, апалоПчних наведоним на pic. 2, &
4
4
+
(крива 3), дозволяв знайти насохну залр>жн!сть К для ряду ф1ксованлх значечь 10 11,2,4,5] (рис. 1, а, крива 2). Вияви-лось, що ц! залокност! в област1 м1жзошшх нереход1в добре апроксимукггься корневим законом (1) (рис. 1, а, крива 4). ОСробка 1х по методу нвймеших квадрат1в дозволяе знайти ширкну оптично1 заборонено! зони Е^ та 11 залекн!сть в1д 1р. Виявилссь, що в1 зб1льиенням 10 Eg спочатку зростаз по закону [4,53
Е8=Е80+А1о/3, (13)
да А - константа,, Ед0 - ширина заооронено! зони, визначена методами л1н!йно1 оптики). 3 подальшим зб1льшшши,. 10 спо-стор!гасться субл!нШ:а залекн1сть Ее<10). Такии характер зв'язку з 10 св1дчить про заповнення даа зони пров!дност! нер1вноважними нос1ями струму, а вих!д залекност1 Е^(10) на насичення вкаэуе на вмика!шя процесу спшульопансго вгатром!-навання, який перешкод^ае подалыиому заповненню електронаш дна зони пров!даостД. Про це св1дчить близьк!сть значения I , при лкому починаеться спов!льнення росту Е„, до значения
" ; О
10, яке в!дпоп!дае порогу генерацИ СйБе лазер1в з одаофо-тошюю накачкою (6*)
При низьк!й температур! (4,2 К) в спектр! поглинання С&Яе (рис. 1, о) спостер1гаються екситонн! смуги. Зокрома форма Ап=1 екситона добре описуеться сп!вв1дношенням
К-(КМ Г2)/[(Ь'у-ЬУ0)2+1,2]> '• • (14)
одержаним .в зноближонн!.. г.-лен5ко1 екслтон-фснюнно! взас:мод11
н1сть К09ф1ц1ента поглинання в област1 hv<E„ мае еигляд
ьи
К=К0ехр [ (1и>-Е0) /V? ]. (2)
Величина константа К0 св1дчить про як1сть кристалу. Константа Е0 пропорц1йна ширин1 заборонено! зош при абсолютному нул1. Константа х^оактеризуе ступ1нь розмиття краю поглинання. В загальному вкладку [2*]
W=F[<Дд> + <йц>]; (3)
E0=Eg0 -ДКА|> (4).
де Р та Д - константа, ffltl нэ залежать в1д hv.
Числэнн1 досл1дкення Í3*] показали, що правило Урбаха в ун1версалшм 1 omrcye частотну залэжн1сть коеф1ц1Бнта поглинання при ho><Eg0 в yclx досл1даених нап1впров1дгапсах. Од-нак до цього часу не створена теор1я, в як1й обгг унт вува-лэсь би ун1версальн1сть правила Урбаха. Осиовна в1дм1нн1сть в теор1ях правила Урбаха стосусться вибору модел1 поповнення
дэфЛциту енергИ при поглинанн1 квантЛв свЛтла з hv<E.„.
©о
Bel теоретичнЛ роботи, присвячен1 досл1даешш правила Урбаха, умовно можно вЛдности до- однЛе! з трьох груш:
I. Тоязава U*] та його послЛдовники вввжають, що в
и- . --кристалл Лснуе лише динам1чний безпорядок i даф!цит енэргИ
при hv^Egg поповнюеться за рахунок електрон-(бкеитон)-фэнонно.1 взаемодЛЛ. Це дозволяв одеркати спЛвзЛд-Н0Ш91ШЯ .2) Л формулу, яка описуе залезкнЛсть W в1д температуря:
ш--а=о0{[ (гиуЛУфт- [1л>ф/2к10]}, (б)
де Т^ - температура, - енерг1я фонона, ол=(2/3)С~1, да С - константа елактрон- (екситон)-фононно1 взаемод11.
2. Редф1льд 15*] та його посл!довники ввакають, що по-1ювне1шя дефЩиту енергИ в!дбуваеться за рахунок тунелюван-ня електрон!в п1д д!ею локального поля, яке виникае поблизу точкових зарядаених дефакт1в або внасл1док наявност1 повз-довжн1х оптичних фонон1в. В межах цього нобликення вдаг-ъся одержати фор-улу (2) та температурну залелн1сть V у вигляд! формула (5).
3. Бонч-Бруевич [6*] та його посл1довники виходять з припущення, що в кристал! 1снуе лише статичний б-^зпорядок, який формуе згладзкений потенц1альний рельеф. Характеризуючи його оптимальною флуктуац!ею, вдаеться одержати, частотну за-лежн1сть коеф1ц1ента поглинання в вигляд1 (2) та показати, що в сильно логованих нап1впров1дниках V? <» де Ы-кощентрац1я легуючо! дом1шки.
Численн1 досл1дж9шш (2*,3*,7*] показали, що в реальних нан1впрс -¡!дниках при температур!., в1дм1нн1й в1д абсолютного нуля, одночасно 1снуе як динам1чний, так 1 статичний безпо-рядок. В цьому випадку збер1гаеться залекн1сть К в1д 1и> типу (2), причому та Wc - характеризуй ступ1нь роз-
миття краю иог^шання ЬхДпов1дно за рахунок динам!чного та статичного безчорядку.
В глав1 2 обгрунтовано виб1р СйБе як об'екта досл1даен-ня, стисло описано методики ексгшрименту та наведен! дан! про характер заложност1 пропускания в1д 1нтенсивност1 св!т-ла, проанал1зоьан! механ!зш. насичшшя поглинання в облает!
к
м!жзонних дареход!в та нел1н1йного поглинання св!тла в екси-Tomiift смуз1 CdSe.
При'к1мнатн1й температур1 спектр л1н1йного поглинання С<35е (рис. 1, а) можна розд!лити на три частики [1,2]. Причина 1снування поршо1, в як1й спостер1гаеться пов1льне зрос-тзння К з1 зб!льшенням hv, полягас в наявност! в гратц! ве-ликомасштабних збуречь потенц1ального рельефу, викликаних дефектами великого розм!ру типу пор, г^аниць двШшкування, даслокац1й та 1нших (рис. 1, а, крива 1, д!лянка I); дру^а -пере~одгш м!ж хвостами густини стан1в, паявн1сть яких ви-кликана 1снуЕвнпям теплового руху qtcmIb та точкових заряжв-гогх дефэкт!в, тому в н!й частотна залекн1сть К експонен-д1альна (рис. 1, а; крива 1, д1лянка II); тротя форуеться м!кзонними переходами електрон1в, тому в н1й час1 ,тна залея:-н!сть коеф1ц1еита ноглинання К корнева (рис. 1, а, крива 1, д1лянка III).
На частотах, як! лежать в област1 краю поглшхання вим1-рювалась валвийсть пропускания Т в1д 1нтенсивност. 1() зв1т~ 12. яко падас на зразок. Виявилось, що на пера1й д1лящ1 Т не зелокить в1д IQ аж до порога пошкодзгсення зразка (рис. 2,' ,.а, крива 1). Причина цього полягас в тому, що на меж! вэли-кокасштаСнпх де$0кт1в грата! число об1рваних зв*язк1в знрчно перелиду о число о.яектрон!в, як1 генеруються при погл!шанн1 св!тла в ц1й спектральн1й д!лянц1. На II та III д1ляпках 1с нують дв! облает! liij-енсивностсй, на протяз1 яких Т не зало-гтть в.1д IQ, розд1лених области нел1н1йиого зростатшя Т (рисл. 2, а, крива 2 та 3 в1дпов1дно). Кр1м того, на вс1х частотах лгастер!гаеться лишо частково зиеСарвлювашш зроз-к1в, що св1дчнть irpo наявн!сть ззлншкового нефотозктишгого
а
б
Рис. 1. Спектр л1н!йиого (I) та нелШйного (2) поглинання мо}юкристпл1чнот (Же. 3, 4 - апроксимтЦн спектру .'Поглинашш формулой О), 5 - формулою (13>; температура :фо:!к1г',: :! - К, о А.?, К: полпр«згщ1я КхС
зразки CdSe з р1зною концентрацию власних дефэкт1в. з догго-могою оптичних (лхм1несценц1я, поглинання,-' в1доивання), електричних (р1вноважна пров1дн1сть, Холл- та' фото-Холл-ефект), фотоелектричних (стац1онарн! характеристики фотоструму, термостимульована пров1дн1сть, люкс-амперн1 характеристики, температурив гас1ння фотопров1дност1) був знайдений енергетичний спэктр локальних центров та 1х концентра-ц1я [16). Дал! в цих зразках була вим1^яна залехнЮть Т(10) па ряД1 довзиш хвиль [17,18), що дозволило зн. йти сггктр поглтнання при низших (IQ<Iг) та високих (I0>Ijl) значениях IQ. Виявилось, цо з! зростанням концентрацИ акцептор!в (концентрац1я донор1в в yclx зразках була одинакова) зростав розкиття краю поглотания. В той т час в знебарвленому стак! в yclx зразках залекност1 KB(hv) сп1впадають. Цс св1дчить про те, що у знебарвленому стан1 причшюп розмиття краю в динам1чний безпорядок, а порех1д в цей стан супроводкувться вменшенням вбо повним зникненням статичного безпорядку.
1снув дв1 причини зменшення статичного безпор. w пе-рэзарядка або екранування точкових заряжених дефект1в. Дан1 по нер1вновакн1й фотопров1дност1 дають значения концонтрец11 елэктрон1в ((2-4)"1016 см-3) на пороз1 знебарвлювашя. При ц1й »в концентрацИ д1рок (виходячи з умови квазЗнейтрзль-ност!) рад1ус екранування м1лких акцептор1в з глибшою заля-гання ТуА=0,13 еВ дор1в!пов 27 нм. Боровсьгай же рад1ус ак-цепторних центр1в не перевищуе 0,9 нм. Це означав, що меха-н1зм екранування не працюв при просв1тленн1 CdSe. В той же час при ц1й концентрацИ д1рск д1рочний кваз1р1вень Ферм! сп1впада з глибиною залягання м1лкого акцепторного р1вня,
викликаючи перезарядку акцептор 1в. Ана."1з процесу зм1ни зарядового стану м1лких акцептор!в дозволяв знайти температурку з~лекн!сть порогу знебарвлення [17,18]
1г=Вехр(ЕуА/КГ0), (19)
до В - константа. Виявилось, що експериментальна залекн1сть 1г(Т0) огасуеться цим р1внянням. Б1льш того, значения ЕуД, знайдене з температурно! г*алекнсст1 сп1впадае з1 энг^ен-ням глибини -алягання м1лкого акцепторного р!вня.
Дан1 про залежн1сть Т(10), вим1рян1 для ряду ф1ксованих температур, дозволяють знайти спектр л1н1йного поглинання та спектр поглинання в знеОарвленому стан1 [19). В об^х випад-ках в координатах 1пК та 1%> в1н являе собою пучо;. прямих, як1 оходяться в точку з координатами Кон та Еш при 10<1{ 1 Ков та Еов при 10>111 (рис.'З). При переход1 в1д низьких до високих 1нтенсивностей спостер!гаеться зменшення параметр1в Е0, К0, И (рис. 3), причому температурка залекн!сть а=1 /И добре описуеться р1внянням (5) (рис. 3, вставка а). Як при 10<1г, г'ж 1 при 10>1)1 1зоабсорбц1йн1 крив1 сходиться в точку (рис. 3, вставка б). Сукупн1сть цих даних св1дчить, що правило Урбаха в прямозонних нап1впров!дннках виконуеться такок в знебарвленому стан1.
Зг1дно з ч3, 4), сгЛночаснв зменшення Е0 та при переход! в1д низьких до високих 1нтенсивностей св1тла можливе лдою 1фи змеииенн1 статичного безпорядку. Це означав, що при перозарядц1 м1лккх акцептор!в зменшустьея сорэдньоквадратич-не в1дхшю1шл атомП.) гратки ь1д полоаешш р!вноваги [201.
2.0
Рис. 3. Правило УрОаха в облает! л1н1йно1 оптики (темн1 точки) тз в стан! насичення поглинання (св!тл! точки)
Насл1дком цього в зменшення вэличини локального опеку в м1с-цях розташування акцептор1в, що супроводкуеться зменшенням Eg 1 тропорц1йн!й 1й величини EQ.
В твердо т1лах при певн!й величин1 зовн1шнього впливу в1д0уваються фазов1 переходи. Характерною ознакою фазового переходу першого роду е зм1на ширили заборонено1 зони при деяк1Я критичн1й величин1 сили зовн1шнього впливу. В сегне-тоелектриках при фазових переходах першого роду, як1 в1дбу-ввються п1д вшгавом температури, стриОком зм1июються "'ак! константи правила Урбаха: К0, Е0, та V?. Наведен1 вице дан1 (див. рис. 2, а, крива 2; рис. 3) св1дчать, що в нап1впро-в1дниках типу CdSe при критичному значенн1 1итенсивност1 стрибком зм1нюються вс1 парамотри правила Урбаха 1 ця зм1на супроводкуеться зменшенням або повним зникненням статичного безпорядку [20,21]. Це дозволяв констатувоти.чцо в CdSe реа-л1зуеться фотостимульований фазовий перех1д першого роду типу безпорядок-порядок.
Виходячи з сукупност1 дата, наведених в ц1й глав1, процес знебарвлювання прямозонних нап1впров1дник1в в урба-xiBCbKlf; частин! спектра можно уявити так: з1 зб1льшенням 1нтенсивност1 св!тла зростае концентраЩя шривноважних но-с11ь струму, що викликае рух д1ркового кваз1р1вня Ферм! до валентно! зони. Коли цей кваз1р1ьень перетинав р1вень м1лко-го акцептора, оаряд акь,л1тор1в нейтрал1зуеться, що викликае змошення глибини лотенц1ального рельефу, а значить 1 величин« хвоста 1'устини стан.1в та пменшння коеф!ц1ента погли-нання. •. ■
В глав] 4 коротко г<иклн,!;/'Н1 д?ш1 про техполог1ю син-
Хк-
тезу, метода визначення форми, розм1ру, компонентного ск-.лду ы1крокристал1в A^Bg; лжонаний анял1з енерготичзюго спектру •та його еволюцИ пли зм1н! середаього рад1усу Г» м!крокриста-л1в.
; Властивосг1 м!крокристал1в визначаються по результатам досл!даення 1х велико! сукупност!. Кокний м1крокристал в та кlit сукупност! оточьний атомами матер1алу матриц1. Редчайно ширина заборонено1 зони матриц1, шлриклад ела, знатно па-ревищуа ширину заборонено1 зони м!кр сристал1в, наприклад сполук ^Bg. Це дозволяв розглядати рух нос1.. струму в м!крокристалах як рух зарядаено1 частники в трьохм!рн1й по-Твнц!аяьн1й ям!. В цьому випадку 11 енергетичний спектр складаеться з двох зон дозволених енерг1й, кохна з яких за-повнена квантово-розм1рни. л р!гчями, розд!лених зоною забо-ронених енерг!й. Енерго таю положения квантово розм1рних р1вн1в визначаеться сп1ыз1днсшенням:
E!;n = (20)
да п - момент к1лькост1 ру:у, г - рад!альне квантове '.лсл^, (pj п - корен1 функ''!1 Веселя.
• В роальних система^ (наприклад, скл! з м1крокристалами Сс15^е^_х) 'завкда 1снув дасперс1я рад1усу та компонентного складу м1крокристал1в, тому в шх формуютъся емугп р!вн1в з одинаковиш значения}«! а t-j I. 3 врахуканням цих дисперс1й спектр логлинання;:-'який формуеться при ьареходах елактрон1л з квйит6во-розм1$Мх'р!вН1в валентно! зс ш на так! к р1вШ зоки прошдМост!, описусться р!ВНЯ)ШЯМ 12?.]
г- тгг2 3/2
к = — Ь.п Р(г/?) Р(,,)1
2 2
г.п .Вф,|Д
ло ^^(^-е^г^/ф^, Р(г/г) - та Р(я) - функц11, як1 вра-хоьують дисперс!» м1крокристал1в по рад!уоу та компонентном! складу ч!дповЗдно.
р(г/г)=
34е(г/г)2ехр{-1/(1-г(г/Зг))}
25/3[(г/г)+з17/3 (3/2-(Г/г))]11/3
(г/г) < 3'2
О . (г/г) > 3/2 .
; (22)
Р(») = ехр(-и2), (23)
лв и=ДЕ„/АЕ„, ДЕ =Е_-Е„, Е. - та ДЕ_ - середньоариЗметичне
С- о о о С о 6
значения шириш заборонено! зони та II дисперсИ в1дпов1дао.
Спектр поглинання м1крокристал1в великого розм1ру (г>>аБ, дэ аБ - бор1виький рад1ус екситона) (рис. 4, б) 1дентичний спектру йб'емних монокристал!в (рис. 4, а). Для чрямозонних нап1впров!дни 1в в координатах 1пК та >п> в1н тляе собою пряму л1н1ю, точка перетину яко1 з ^!ссю енерг1й дав пначония ширини заборонено! зони (рис. 4, ж; 4, .з). В1д-тилишя в1д прямс ;Зл1йност1 г област1 високих частот (рис. 4, ж; 4, з) риюшкйне нрт1арабол!чн1стю зони пров1днос-
р.л
hí>. aD hi>, эВ 1С, в ед. 107см~А
Рис. 4. Спектр поглипоння монокристал1чпого ciSe та м!кро-кристал1в CqSj-^ü^_х, наьедений в координатах IпК та hv (a-e); K(hv) та hv (н-л), та снергети'ший спектр елоктрон1в ' них мптер1ал1в (и с). 1 - То=о00 К, ?. - Т0=4.? К
ti (рис. 4, м). В цих координатах з1 зыентенням г спостер1-гаеться : 1дхилення в1д л1н1йност1 i в низькочастотн1й облас-т1 (рис. 4, з - 4, й), BHiura кане в1дсутн!сл) вН8ргетич"а р1вн1в в енергетичному 1нтервал1 дао зони пров1даост! - перший кванточо-розм1рний р1вень (рис. 4, о - 4, п). 3 подаль-ыкм змвнше!шям г довиша прямол1л1йного в!др1зку вментуеться (рис. и; 4, й), а пет1м 1 зовс!м зникав (рис. 4, к). Нсрешт1, коли г$аБ в спектр1 поглинання спостгр1г.ються ему-, ги, в!дстань м1ж якими зб1лыпуеть'я по Mlpl вменшення г (рис. 4, д; 4, е).
Анал1з сп чтр1в п тлинання дозволяв визначити f, Eg та ком^онентний склад м1крокрцстал1в CdS,-Sej_x Í22-241. Якщо в залежност1 inK =f(hv) 1снуе можлив1сть вид1лйти лрямол1я1й-иий ;1др1зок, то по точц1 fiuro перетину з в1ссю «нерг1й вна-холимс £ (ркз. 4,з - 4, й). Дал1, приймаючи, що тог .а вихо-
о
ду на прямол1н1йний в1др1зок (hv¿, рис. 4, з) в1дпов1дае по-лоюнню максимума смуги поглинання, 1 скористовуючи сп1вв1д-
ковюння
hvM=Eg+0,71(ñ2<pf>n)/(2mef2), (24)',
зн плодимо г. '
В м1крокристалах мэпого розм1ру (г<аБ;, скориставшись двома значениями енергетичного положення двох тмуг поглинання (рис. 4, е). знаходимо спочатку г, а пот1м F^. Скори-сташиоь в!домою ,"пя зм1шаних розчин1в об'емних монокристалл CdKxSe^ _х зчлекн1.стю Eg в!д х 1 врахувавши вплив тиску стг.'ропи снлпнноТ мятрг Ц на ширину заборононо1 зони м1к-
3. В облает! екситонних п1к1в поглинання нвлШйна
на коефф1ц1ента поглинання викликана экрану вашим нер1вно-вакними нос1ями струму електрон-д1рково1 взавмодП. Залишко-ве поглинання на частотах б1ля максимуму екситошюго п1ку о^/мовлене процогом вимушеного випром1шования, яке перешкод-кае зростанню концентрадИ н0р1вновакних нос11в струму. Не-л1н1йне зменшення ко^ф1ц1ента поглинання з ньй(31льш низкочастотна частин1 спектру викликаие заповненчям нер!вноваж-ними нос1ями струму хвост1в густини ст ч1в, як1 прилягоють до довгохвильового крила екситонно1 смуги.
4. 0держан1 анал!тичн1 сп1ьв1дношення, як1 дозполяють к1льк1стно описати експериментальн1 залежност1 Т(10) в ур-бах!вськ1й частин1 спектру. Показано, що в цьому спектральному д!апазон1 реал1зуетья стрибкопод!бне зменшення коеф1-ц!внта поглинан..я, вшшг эне перезарядкою м!лких акцептора.
Б. Встановлено, що л просв1тленому стан! частотна за-лекн1сть коеф1ц!внта поглинання п1дкоряеться правилу Урбаха. Показано, що П9рех1д в просветлений стан супроводкуеться зм1ною констант правила ''рбаха по закону, характерному для фазових переход!в пвршого -чэду типу безпорядок-порядок.
6. Запропоноврчо оптичний метод »изначення сероднього рад1усу, ширини зоборонено1 зони та компонентного складу м1крокристал1в С<аБхЗе1 _х-
7. Анал!з спектр!в поглинання та лшШесценцП дозволив запропонувати д!аграму :не1 гетичних р1Ен1в в мЛкрокристалах С(ЗБхЗе1_х.
8. Встановлена природа центр1в випрм1шовалчю1 реком-б1нац!1 в ы1крокристалих С<13х8й1_х. Показано, що док-гохвяиьона смуга лшччеоценцП вшшкги н рооуиьта11 апхоп •
•помня електшн1в з першого электронного р1вня розм1рного квантува' чя акцептором з глибиною залягання ЕуД=0,56-0,6 еВ, сформований VG(1, CnCd> аб~ Se{; друга довгох: ильова смуга -з вахонленням електроШв з другого р1вня розм!рного кванту-вання на же екцепторний р1вень або з першого р!вня роз-к!рного квантування на поверхневий акцепторний р!вень; перша короткгхвильова смуга - з затоплениям електрон1в з першого ксантово-розм1рного р1вня на м!лкий акцептор г Еул=0,24-0,26 еВ, сформований ког.шл9К"ом АМ(, до К - Vcd, CuC[1, а М( -м1жвузелышй атом Cd, Cu, Ag; друга короткохвильова смуга -вшшкае при прям!й роксчб1нац11 електрона з д!ркою.
9. Показано, и" аномально пов1льне зростешя пропускания з1 зб1льшенням 1нтенсивност1 jiíhL'Iiio полярнзованого св1т-ла з"мовлене одночасною участю в процос1 насичонья поглинан-ня да-;к вал~нтних п1дзон гексагональних м1крокрлстал1в CtlSxSe1_x, хаотично ор1ентованих в об'ем1 сюи..ю1 матриц1.
10. Одержано анал1тичн1 сп1вв1дношення, як .l к1льк.1сно огмсують частоту заде»и1сть порогу просв1тпення в м!кро-кристалах великого розм1ру
11. Всгзновлена наявн1сть осцилюючо!- частотно! зале:-;- . ноет! порогу просвещения в м!крокристалах . CciSySat _х малого розм1ру (r^rig), наявн!сть «icol викликаяа >ц1лвэчо» залек-н1стю часу кпття нер1вновакних нос11в струму в1д рад1усу м!крокристал1в.
12.Передбачена та аксперимеиталыю п1дтвердаеп-> можли-в1сть рсшИзацИ бчзрезонатерних оптичних поремикач1в, як1 працюэть при к1мштИЯ ?&мператур1 на частотах, що лоиать в ypoaxlBCKlíl частин! спектру ноглинання прямозиших нап1впро-в1дшш1в.
13. Одержано анал1тичн1 гп1вв1дношв"ня, що дозгюл.-лть с'Цшгга граничн! парыетри оптичних шремнкзч1в m основ! • ойчкту Бурштейнэ-М^еса та ефвкту перезарядки м1лких акцепто-р!в. Показано, що в обох Еитюдках шввдк!сть обробки 1иформ!1-ц'Т матрицею опт: чних перемикач!в, сформованих на плсщ1 в 1 см2, моке досягати Ю12 перем./с. Сформульован! обмо: энья, як! вишжають при тьхн1чн!11 роал!зац11 псрвмикач1в.
ЦКТОРАНА Л1ТЕР/. :УРА
1*. UrDach P. The long-wavelength edge oi photographic sensitivity and electronic absorption oi solids // Phys. Re?.- 1953.-V. 92. К 5.- P. 1324-1328.
2*. Disorder and optical-absorption ed^e of hydrogenated amorpnous sill'con / G.D. Cody, T. Tled.le, B. Abelea et al. // Phys 3ev. Lett.- 1981. - V. 47, N 10. -P. 1480-1483.
3*. Toyozawa Y. The Urbach rule and excltonlc-lattlce interaction // Techn. Rept. IEJP.-1964.-V.A, N 119.-P. 1-68.
4*. Redfleld D. Electric fields of defects In solids // Phys. Rev.-1963.-V.I30, N P. 914-915.
5*. Bonch-BnrYlch V.L. Interbank optical transition in disordered semiconductors // Phys. stat. Sol.(P). - 1970. -V. 42, N Г.- P. 35-42.
6*. Mol Ä.W., Muribeca H.A., Menessa E.A. Stimulated Iotolumlnescence of C-J> // Sol. St. Comraun. - 1986. - V.60, • N 5. - P. 423-425.
7*. Кинетика затухания люминесценщ л в пассивных затворах на осново стекол группы КС / Згльков В.А., Ков .лгч д.в. Котов С.Г. и др. // И1С.-1983. -Т. -19, N G.~ С. 920-924.
OchobhI результата дисертацИ опубл!кован1 в таких роботах:
1. Влияние частота управляющего излучения на параме ры оптических ключей на основе аффекта насыщения поглощения / В.А. Кочелап, И.Р. Кулиш, М.П. Лисица и др. // УФЖ.-1990.- Т.35, вып. 9.- C.I3I9-I330.
2. Кулиш Н.Р., Лисица М П., Малыш Н.И., Булах Б.М. Нелинейность краевого поглощения CdSe // ФГП. - IS90.-T. 24, вып. I.-C. 25-28.
3. Кулиш K.P. Насыщение оптического поглощения в крис-талах // Квантовая эле ".тропика. Киев: Наукова думка. -1987.-Вьш. 33. - С. 50-53.
4. Кулиш Н.Р., Малнш Н.И., Булах Б.М. Динамический аффект Бурштейна - Ыосса в CaSe // УФЖ.-1990.-Т. аб, вип. 5,-С. 671-674.
Г>. Эффект Бурштейна - Мосса в моно1фиста„личсском CdSe и стекле KG-I9 / Б.М. Булах, Н.Р. Кулиш, В.П. Кунец, и др. // ФГП.-1990.- Т. 24, вып. 2.- С. 254-257.
6.Кулиш Н.Р., Лисица М.П., Мазниченко А.Ф., Булах Б.М. Насыщение оптического поглощения в CdSe // Там ко. - 1978.-. Т.12, вып. 5.-С. 987-990.
7. Кулиш Н.Р., Мазниченко Л.Ф., Булах E.H. Влияние интенсивности лазерного излучения на ¿гюктр краевого поглощения CdSe // Там же. -1980.-Т. 14, вип. 4.-С. 695-698.
8. Лисица М.П., Кулиш Н.Р., Мазниченко А.Ф. Влияние интенсивности лазерного излучения на спектр краевого поглощения С13е в поляризации !3|С // Том же.-1980.Т~ 14, вип. 10.-С,. 2033-2030.
9. Ку.чиш Н.Р., Лисица М.П., Малш H.H., ьулак В.М.
.
р!в оптичних переьщкач!в та вплив техн1чних обмекень на 1х величину.
Незалекно в1д ступени складпост!, оптичний перемшшч в пристроем, який може знаходитись в двсх р1зних сталих стя-1гх, по характер'-зуються низькнм (закрытий стая, яний в1доо-в1дае логичному нулю) та високим (в1дкритий стан, який -1д-потйдае лог1чн!й од.~ящ!) пропусканиям на иевн1й цовжин! хвил! електромагн1тного випром!нгзшшя [31]. Виходячи з цього визначення, ъведемо так! характеристики оптичш1Х пора-г<мкач!в на основ! накртення поглинання [13-15,31]: робоча довгашэ хвил! X; пор!г початку ь1дкриваыяя пор1г повного в!дкриваяня як!сть перемикача ; контраст по про-
пусканию М-Тв/Тп, де Тв та Тн - пропускания перемикача в стан1 лог1чно! оданиц1 'те в ст"н1 лог!чного нуля; швидкод1я, яка характеризу .ться час этою Р пчромикань та часом пмикання та вимикання перемикача, гу стана ХнтеграцП поремикач1в П. Дан!, наведен! в главах 2 13, дозволяють встановити зб'язсж основшк параметр!в перемикач!:-; з константами нап1впров1дш1-ка та визначити граничн! значения цих параметр^, виходячи з двох моделей насичення погтинання в обдаст! краю фундаментально! смуги: дин°ч!чний вфект БурштрЧна-Мосса (область зо-на-зошшх переход1в) та ефэкх перезарядки м!лких акцептор^ (урбаховська частина спектру поглинання).
3 тоорИ насичення поглинання в облает! м!жзошшх неро-ход!в (глава 2) виплиь_ до та заленать в1д онергИ кванта сь!тла 1гг>. Б1льш того, ц1 залешю^г! вмзначаються характером зв'язку параметра нел1н1йнос.т1 1* з Ьу. Остпння за-локн!сть мае м!н!мум при 1п'=Лу0ПТ. Значения 1и>а1,г легко
we 2
exp
знайти з допомогою трасцендентного р1вняння 3
U <2m,/me) С [ (hv-E )/кТ0]-1}
_l и----, (23)
lmh+raLJ 1 -(2nir/mh) [ (hv-E^)/кТ0)
в яке входять лише константа нал1впров1даика та температура Т
V
В перомикачах на осг'ов1 гэсичення поглиьашш величина 1г на hv=hvojn, визначае..ься число.» електрон1в, необх1дних для зповиення екстремуму зони иров1дност1 в енер: этичному 1р^ервал1 AE=iri-'om,-Е^ та об'вмом взвемодИ випро?Лшовання з нап1вгтров1дником. Валич1ша ЛЕ та сп1вв1дноиення невипначеност! визначакгь ворхню межу довхини лазерного 1м-пуль^у. М1н1мальний об*ем взаемодИ визкачаеться иео*х1дним
значениям контрасту по пропусканию М (М<*100 для матриц1 пер
тюмикач1в на шющ! в I см ) та ди^ракцитою «екаю. Максимальна частота сл1дування ов1тлових 1мпульс1в, як! керують роботов перамикача обмежеп вверху тепловою ...зеою.
Одержан.'' сп1вв!дношеннл дозболяють оц1нкти парамотрч. поремш<ач1в, користуючись в!дсмими значешяш констант на- -и1впров1дника. Oulinc. пскь.ують, що з точн1стю до похкбок визначення констант нап1в1гиов1дшпс1в, параметры одт;гашя пе- ' рекякач1в на ochobI ефек- у Еурштейна - Ыосса пракшчно не яалежать ь1д вибору нап1Епро^1дшйс^ 1 кають с icl значения: максимальна Ы1шдк1сть перемикань матриц! (плодвю ь I см2)
\о
1т(.<ромикач1в w ^ 1С гюрэм./с; тривал!сть квруючнх 1мпулъс!в en 1 тля ~ 1 пс; eneprj.fi, яка рчтрачаеться на пороыикання одного иеромик&ча, " 10+100 пДя.
Типона залекн!г-ть Т(1 ), одержана в спактральн!й облас-
яка в1дпов1дае м1жзонякм переходам, являеться xapai.ro-р'-, "'.тихою перемзшача & розмитою первх1дною облаетю. Зменшнти ступ!нь розмиття можно aöo за рахунок проф1лювання часу siit-тя нэр1виова?лп1Х носИв струму вздовж напрятссу розповсюджан-н~ св1тла, aöo зг рахунок пел1н1йного зросташ1я 1нтенснвнос-т! св1тла у зразку, напршслад, за рахунок фокусувазшя с: 1т-ла, або шляхом введелш позитивного зворотнього зв'язчу.
/шал1з показав [32], що проф!г овання i та фок.»сування дозволяють окоротили розмиття ггервх1дн I облает! лияе в 2 >3 рази. Введения позитивного зворотнього зв'язз.., за допогою зеркал !нтерфэрометра Фабр1 - Перо, дозволяв сформувати зелю-чову перох1дну характеристзшу залешост1 T(IQ). Однак при так1й техн!чн1й реал!зац11 перемикача зб1льшувться об'см взаемодИ св1тла з нап1вп4 эв1дгл1сом за рахунок зб1льшення довкшш та поперечного р зм!ру ко"стаси фокусуючо1 систвми, оск1льки як шар пал1впрк.з1дш"лювого матер!алу, так 1 робоч.1 повер.хн1 дзеркал резонатора Фабр1 - Перо повинн! знаходитись в област1 каустик!! л1нзи. Кр1м того, змекшуеться число перо-мнкач!в,'як1 моино сформ.. вата на одшшчнШ площ1 1з-за обме-ЕЭНОГО poSMipy фскусуючзос "1нЗ. ОбИДВ! Ц1 ГфИЧИНИ sm.jyirb пшидкод1ю мэтриц1 гчршш<ач!в на 2-3 г^рядки.
В ypöaxiBCKifl чаеггч! спектру насичення погяиназшя бл-никае за рахунок перезарядки мЗлких азщептор1в (дне. глазку 3). В цьому випадку при 1=1 ^ б!ля передньо1 гран! зразка формуеться домен проев:.гле^ого стану, який з1 з01льшеиням I рухавться до задцьо1 гран!, формуючи тшзелу залбяш1сть T(IQ) (мив. рис. 2, б).
Зг!дно ц.1е1 модел1 при одн1й 1 г1й ко iHTevoi'-mocrl св!тла в люб!П точц! обдаст! взаемодИ св1тла з нгайшроз'йд-
hiikom при t=lj домен просв!тленого стану повинен формуватись в ус1й ц'Л област1, що приводить до ключово1 залежност! T(IQ). Техн1чж> ця 1дея р^алЛзуеться шляхом х.озм1щеиня пл.- > копаралельного нап1впров1дникового зразка в иотоц! св1тла, яке сходит'ся. Розрахунки залежност! Т(1с) в умовах фокусу-ьання виявили наявн1сть оптимального кута сходаення проме-н!в, при якому формуеться кл'-чова залежн!сть Т(1.), а експе-римент п1дтвердив II наявн!сть [331. Матрип ::еримикач!в (площе» в I см2), роОса яких к^нтролювться перезарядкою м!лкш скцоптор1в, дозволяв реал1зувати швидаЮть обробки !нформац!1 - 1С12 nepei ./с при затрат1 енерг11 на одне порв-микь<шя с 130 пДж тл довкин1 керуючих 1мпульс!в св1тла порядка 1,3 не,
0CH0BHI РЕЗУЛЬТАТ!! ТА БИСНОВКИ 1. Одержано аиал1тичн1 сл1вв1дношеш1Я, >..{! дозболяють опи^ати х1д залежност! пропускания в!д 1нтенсивност1 св1тла в облает! зона-зонних поррход1в прямозонних ''anlanpoBlflmiKlB для нбстац1орарного та стацЮнарного эбудаення з л1н1йним та квадфатичним типом рокомб1нац!1. Показано, що експеримен-тальн1 залежност! Т(~0) наЧкращим чином описуються си!вв1д-кошоннями, одерианими для випадку нэстац!онг. оного збудження.
Показано, що при к1мнатн1й темпоратур1 спектральна область, r як1й спостер1гаеться нел1н1йне зме'тшекня коеф!-, ц1екта поглшання при зросташ;! 1лтвнсивност1 свItf. обметив з високочастгтного боку процессом стимульованого випро-м!шовшшя, а с низькг ча.лотного - поглиншшям св1тло в оО-лпст.1 густинк стан!б, як; сформован! волшсомасштабшя-ш збу-рошшми грмки.
3. В област1 екситонних п1к1в поглинання нелАнШга I -на коефф1ц!ента поглинання викликана е1фануванням нер1вно-важними нос1ями струму електрон-д1рково1 взаемодИ. Залишко-ве погл1шання на частотах б1ля максимуму екситонного п!ку о^тмовлене процогэм вимушеного випром1шования, яке иерешкод-кав зростанню концентрац11 нар1вноважних нос11в струму. Че-л1п1йнв зменшення кос>ф1ц1ента поглинання з ньйб1льш низкочастотна! частии1 спектру викликанс заповненчям нер!вноваж-ними нос1ями струму хвост1в густшш ст "л1в, як1 прилягають до довгохвильового крила екситонно1 смугн.
4. 0держан1 анал1тичн1 сп1ьв1дношення, як1 дозволять к1льк!стно описати експериментальн! залежнос.т1 Т(10) в ур-бах1вськ1й частин1 спектру. Показано, що в цьому спектральному д!алазон1 рвал1зувть я стрибкопод1бне зменшення коеф1-ц1ента поглинан.-Я, вшшг аде перезарядкою м1лких акцептор 1в.
Б. Встановлено, що з просв1тленому стан1 частотна за-лежн1сть коеф1ц1ента поглинання п1дкоряеться правилу Урбаха. Показано, що пврех!д в просветлений стан супроводнуеться зм1ною констант правила "рбаха по закону, характерному для фазових переход1в першого -"оду типу безпорядок-порядок.
6. Запропоноьрчо оптичний метод »изначепня середнього рад1усу, ширини зоборонено! зони та компонентного складу м1крокристал1в СсБ^е^.
7. Анал1з спектр1в поглинання та лш1несденц13 дозволив запропонувати д1аграму !не1гвтич1шх р1вн1в в м1крокристалах СсБ^е^.
8. Встановлена природа центр 1в випр1м1нювп.иьно1 реком-(ШшцП в мИфокристолпх Показано, що ,цов-гохвилюпа смуга лш!чесценц11 вшшкпз и ропуш.тгл 1 агжш •
лонпя електшн1в з першого електрошюго р1вня розмХрного квантува'ля акцептором з глибиною залягапня ЕуА=0,56-0,б еВ, сформований VGd, СпС(1, а0_ Se(; друга довгох: ильова смуга -з накоплениям електрон1в з другого р1вня розм1рно.го кванту-вання на н^й ке акцепторной р1вень а(Зо з першого р!вня роз-vlpnoro квантування на поверхновий акцепторний р1вень; перша коротксхвильова смуга - з затопленпям електрок1в з першого квантово-розм1рного р1вня на м1лклй акцептор ? Е^=0,24-0,26 вЬ, сформований комплексом АМ(, де Ч - VC(1> Cucd, а М( -м!квузелышй атом Cd, Cu, Ag; друга короткохшльова смуга -виникав при ирям:1.й рекгм01нац11 електрона з д1ркою.
9. Показано, ню аномально пов1льне зростання пропускания з1 збЗльшенням 1нтонсивност1 л1н1Лно поляризованого cbít-ла з'мовлоне одночасною учаогю в процес1 насиченья поглинан-ня двг.х вал^нтних п1дзон гексагональких м1крокрлстал!в CüS^r^ хаотично ор1ентованих в об'ем! аш.ю! матриц!.
10. Одораано анал1тичн1 сп1вв1дношення, ши к1льк1сно огшсують частоту залежн1сть порогу просв1т"бння в м1кро-кристалах великого розм!ру (Г-»аБ).
11. Встзновлена наявн1сть осцштачо! частотно! залег;-, ноет! порогу просв1тлення в ыИсрокристалах CfiS-jSe^ малого розм1ру (г^Оц), наявн1сть яко1 викликала щ!люючох) залек-н1стю часу киття нер1вковаишх нос;1в струму в1д рад1усу м1крокрнстал1в.
12.Передбачека та експеримектально п1дтвердаеип можли-в1сть реал1зац!.'| безрвзонатсрних оптичних норомикач1в, як! гтрацюэть при 1с1мнатн1й :ьып9ратур1 на частотах, що лежать в ypíüXlBCKJíi частин1 спектру иоглинання прямозсшш нап1впро-
р1дш1к1в.
13. Одержано анал!тичн1 гп1вв1дношб"ня, що дозвол..йть сц1нити грашчн1 парыетри оптичних перемикач1в in ochobI е-ркту Бурштейна-Ыпсса та ефекту перезарядки м1лких акцепто-р1в. Показано, що в обох нападках шввдк!еть обробки 1кформч-П награде» опт:"чних перемикач1в, сформованих на шющ1 в 1 см2, можв досягати I012 перем./с. Сформульован1 обме: энья як1 вшпшають при тьхн1чн1й роал1зац11 псремикач1в.
ЩТОРАНА Л1ТЕРЛ ^УРЛ
1*. UrDach P. The long-wavelength edge oi photographic sensitivity and electronic absorption of solids // P'nys. Rev.- 1953'.-V. 92. К 5.- P. 1324-1328.
2*. Disorder and optical-abBorptlon edpe of hydrogenated aroorpnous sill'con / G.D. Cody, T. Tied.-Je, B. Abeles et al. // Phys Rev. Lett.- 1981. - V. 47, И 10. -P. 1480-1483.
3*. Toyozawa Y. The Urbach rule and excltonlc-lattlce interaction // Techn. Rept. iLp.-I964.-V. a, N 119.-P. 1-68.
4*. Redfleld D. Electric fields of defects In solids // Phys. Rev.-1963.-V.-130, N 1.- P. 914-915.
5*. Bonch-Brirvlch V.L. Interbanc1 optical transition In disordered semiconductors // Phys. stat. Sol.(fl). - 1970. -
V. 42, N Г.- P. 35-42.
* *
6 . Mol A.W., Murlbeca R.A., Menesos E.A. Stimulated fotolumlnescencQ of CJ // Sol. St. Comraun. - 1986. - v.60, N 5. - P. 423-425.
7*. Кинетика затухания люминосценщ л в пассивных затворах на основе стекол группы КС / Зюльков В.А., Ков .лез д.в. КОТОВ С.Г. и др. // И1С.-1Э88,~Т. 49, N П.- С. 920-924.
OchobhI результата дасертацП опубл!кован1 в таких роботах:
1. Влияние частоты управляющего излучения на параме- ры оптических 1слючей на основе еффэкта насыщения поглощения / В.А. Кочелап, И.Р. Кулиш, М.П. Лисица и др. // .УФЖ.-1990.- Т.35, вып. 9.- C.I3I9-I330.
2. Кулиш Н.Р., Лисица Ы П., Малыш Н.И., Булах Б.М. Нелинейность краевого поглощения CciSe // ФТП. - 1290.-Т. 24, вып. I.-C. 25-28.
3. Кулиш Н.Р. Насыщение оптического поглощения в крис-талах // Квантовая электроника. Киев: Наукова думка.-1987.-Вип. 33. - С. 50-53.
4. Кулиш Н.Р., Малыш Н.И., Булах Б.М. Динамический эффект Бурштейна - Mocea в CaSe // УФЖ.-1990.-Т. ¿5, вып. 5.-С. 671-674.
5. Эффект Бурштейна - Мосса в моно1сриста..личсском CdSe к стекле KG-I9 / Б.М. Булах, Н.Р. Кулиш, В.П. Кунец, и др. // ФТП.-19Э0.- Т. 24, вып. 2.- С. 254-257.
6.Кулиш Н.Р., Лисица М.П., Мазниченко а.ф., Булах б.м. Насыщение оптического поглощения в CdSe // Там жо. - 1978.- , Т.12, вып. 5.-С. 987-990.
7. Кулиш Н.Р., Мазниченко А.Ф., Булах Е.М. Влияние интенсивности лазерного излучения на :;поктр краевого поглощения CdSe // Там ко. -1980.-Т. 14, вып. 4.-С. 695-698.
8. Лисица М.П., Кулиш Н.Р., Мазниченко А.Ф. В/чяние интенсивности лазерного излучения на спектр краевого поглоще-1Ш;: ;;г><? в поляризации // Там sg.-I980.T- 14, выл. 10.-0. 2033-2036,
Э. Кулиш Н.Р., Лисица М.П., Малыш Н.И., ьулах Б.М. Фо-
топроводимость и насыщение погпощения в CdSe // Там кэ.-1987.-Т.21, вып.2.-С. 353-355.
10. Кулига Н.Р , Мазнрченко А.Ф., Булах Б.М. Влияние интенсивности лазерного излучения на край собственного поглощу тая CdSe // Taj' se. -1980.-T. 25, Bim. 4.-С.666-663.
11. Лисица M.П., Кулиш II.Р., Мазниченко А.Ф. Вля. шь сильной электромагнилюй волны на спектр краевого попощения CdSe // Там. же.-1982.-Т. 15, вып. З.-С. 147^-1489.
12. Лисица M.Ii., Кулиш Н.Р., Мазниченко А.Ф., Булах Б.М. К вопросу о механизме насыщения оптического погло-щеш!я в CdSe // Там se.-1982.-ï. 16, вып. 2.-0. 274-277.
13. Динамика нелинейного просветления монокристаллов CdSe / В.Л. Кочолап, Н.Р. Кулиш, М.П. Лисица и др. // Там se.-1988.-Т. 22, вып. Б.-.. 86Г-874.
14. Band edge alx jrption saturation dynamics of semiconductors / V.A. Ko^helap, N.B. Kullsh, M.P. Llsltsa, et al. // Phys. etat. sol. (B).-1988.-V. 146, К I.-' 319327.
15. Кулич Н.Р., Мал..,л H.H., Соколов В.Н. Просветленно монокристаллов CdSe в обла ти края собственного погло^ен'т! при неоднородном фг-»овозбувдвнии // Квантовая электроника. Киев: Наукова думка -I99u.-Bra. 38.-С. 66-8?.
16. ВЛшшго отжига в парах собственных компонентов на параметры локальных центров CdSe / Б.М. Булах, Б.Р. Джумавв, Н.Р. Кулиш и др. // УФа.-Ь92.-Т. 37, вып. 8.-0. 622- G33.
17. Влияние отзшга в парах собствоных компонентов на Пиглощоние света в области урбахсвского ..рая CdSe / Б.М. Булах, Б.Р. Джумаев, И.Р. Кулиш и др. // Там же.-199'.-"!. 25, вып. 11.- С. 1946-1951.
18. Влияние отклонения от стехиометрии на нелинейность краевого поглощения CdSe / Б.М. Булах, Б.Р. Джумаев, Н.Р. Кулиш и др. // . Квантовая элэктронюс. Киэе: Науке за думка.-1992.- Вип. 43.-С. 66-71.
•19. Лгсица М.П., Кулиш Н.Р., Малыш Н.И., Булах Б.М. Спзктр краевого поглощения CdSe при высоких уровнях возбуждения // ФГП.-1989.-Т. 19, ВП. 8.-С. 1399-1404.
20. Мазниченко А.Ф.. Кулиш Н.Р., Булах Б.Ч. Рлияние поляризации электромагнитной волны ' чсокой интенсивности на сдвиг края поглощения CdSe // УФЖ.-1982. - Т. 27, вып. 7.-С. I096-1098.
21. Лисица М.П , Кулиш Н.Р., Мазниченко А.Ф. Неравновесный фазовый переход в CdSe, индуцированный излучением лазера большой мощности // iWIi.-I983.-T. 17, вып. ± .-С. 73-75.
22. Кулмл Н.Р., Куноц В.П., Лисица М.П. Спектры поглощения полупроводниковых микрокристаллов в условиях размерного квантования // УФЖ.-1990.-Т. 35, вып. 12.-С. 18I7-I82I.'
23. Кулиш Н.Р., Кунег В.П., Лисице М.П , Малыш Н.И. Эволюция спектров поглощения при переходе от объемных к квантово- размерным кристаллам CdS^e, _3 // хам асе. - 1992.Т. 37. вып. 8.-С. Wl-lW.
24. Кулиш Н.Р., Кунец В.П., Лисица М.П. Насыщение оптического поглощения в стекле КС-1Э /." Там же. - 1990. -Т. 35, вып. 2.-С. 200-205.
25. Проявление квантово-размерных эффектов в спектрах поглощения и примеоно-дефектной люминесценции стекол, содержаниях микрокристаллы Cc,",<xSe1_x / И.Б. Ермолович, Н.Р. Кулиш, В.II. Кунец и др. // Оптш т и спектроскопия.-1990.-Т. 68. сии. 4.-С. 855-8Б9.
ю
26. Природа излучателыюй рекомбинвчии в квазипуль...зр-ных микрокристаллах CiSSe / H.Р. Кулиш, В.П. Кукец, М.И. Лисица и др. // УФЖ.-1993.-Т. 38, ВЫП. II.-С. I667-1672.
27. Кулиш Н.Р. Влияние конкурирующих процессов на прост этление двухуровневой среды // Квантовая электроника. Киев: Наукова думка.-1984.-Вып. 33.-С. 55-62.
28. Кулиш Н.Р., Купец В.П., Лисица М.П. Динамический эффект Еурштейна - Мосса в стекле ЧС-19 // Там же. - 1990.-£шт. 39.-С. 88-91.
29. Нелинейное поглощение света полупроводниковыми микрокристаллами в стеклянной матрице / C.B. Клецкий, Н.Р. Кулиш, В.П. Кунец и др. // УФК. - 1991. - Т. 36, вин. I.-С. 18-28.
30. Кулиш Н.Р., Куне ; В.П , Лисица М.П. Частотная зависимость порога „росветле: дя квазичульмершх микрэкристаллов CdSxSe1_x // Там же.-19^3.-Т. 38, вып. 3.-С.382-389.
31. Определение энергии переключения оптических ключей на основе CdSe / В.А. Кочелап, Н.Р. Кулиш, М.П. Лисица и др. // Вестник АН БССР. <7ерия физ.-мат. наук.-1989.- N 1.-С. 51-54.
32. Вплив фо^усування I дефскуування на насичешш поглинання сб1тла / М.Р Кул±ш, В.П. Кунець, м.п. лисиця та 1И. // УФ:к1-1991.-Т. 36, вып. 9.- С. 1328-1332.
33. Кулиш Н.Р., Малыш Н.И., Ршсоа В.И. безрезонаторкно оптические ключи // Та!.. k6.-I993.-T. 38, вип. 4.-0.525-528.
ABSTRACT
Kullsh N.R. Nonlinear asorptlori spectre« ору at fundamental band edge region oí A^Rg type semiconductora.
rnesls on adjudge reserch degree of doctor of physical and mathymatical sciences on speciality 01.04.10 Semlcoductor and dlel -ctrlc physics. Institute 'or Semiconductor Physics National Academy of Sciences of Ukraine, K1ev, 19994.
33 researh work are deiended. This thesis is dedicated to the research of the absorption saturation in the edge region of the fundamental band for direct gap -sen!."conductors type A2Bg.
In exciton region nonlinear variation of absorption is caused by screening nrnequilibrlum charge carrier electron-holf interaction. Ii the most long-wave region of spectrum the bleaching is caueed by filling toe density tails of the states.
In the region of interbard transitions the absorption saturation Is caused by filling zones of the permitted energies by nonequilibrlum charge carriers; In tue Urbach's region of sptiCirum - by recharging of the sro^ll acceptors.
It is shown, that Urbach rule remain true in the state of the absorption saturation and transmission In the bleaching state is similar In nature to the fotostimulated first-order phase transition disorder-order 'ype.
It is shown, that anomaly nlo reduce of absorption coefficient for mlcrocrystals CdSxSe1_x wWe increasing light intensity Is caused by chaotic orientation of hexagonal mlcrocrystals In the glass matrix. It is determined osclllatlrg 'requency dependence of life time of nonequlllbriiuii charge car-lers on microcrystal's radius and oresence of quick channel for capture .¿onequlllbrtum
electrons with small donors.
It la formulated, the criterion for evaluation "f limits •parameters ior optical absorption type switches. It la discussed technical limits lor this parameters. It is shown, tint limit qulckro3s of matrix optical switches Is bordered by heat limit and Is not more then 1012 operations *зег second. It Is oirered, Justified and experimentally realized resonatorless optical swlt-h worked under tLa room temperature with frequencies limited ty Urbach's spectrum region.
PESjffl
Кулиш H.P. Нелинейная спектроскопия поглощения в области края фундаментальной полосы полупроводников типа А.,В(..
Диссертация на соиск ше ученой степени доктора физико-математических наук по ст сдельности 01.04.10 - физика полу-провод!гиков и диэлектрики. Институт <3&зики полупроводшпеов НАН Украины, Киев, 1994.
Защищается 33 научных рабе ты, в которых содержатся теоретические и эксперимент льные исследования насыщения поглощения в области края фундаментальной полосы прямозошшх полупроводников типа AgBg.
Б экситошюй области нелинейное изменение поглощения вызвано экрзщфовкой неравновесными носителями заряда электрон-дырочного взаимодействия а в наиболее длинноволновой ее части просветление об;, люблено заполнением неравновесными носителями заряда хвостов плотности состслний.
В области зона-зонных переходов тсыщегаш поглощения обусловлено заполнением неравновесными носителям/" наряда состояний зон разрешенных энорглй; a урОаховоком участке
спектра - перезарядкой мелких акцепторов.
Показано, что правило Урбаха сохраняется и в состоянии насыщения оптического поглощения. а переход ^ просветлен: эе состояние носит черты фотостимулированного фазового перехода первого рс^.а типа беспорядок - порядок.
Показано, что аномально медленное уменьшение коэффициента поглощения микрскрист^ллов СйБ^е, _х при росте интенсивности света названо хаотической ориентациеГ гоксагональ-ных микрокристаллов СЛГ^Ве^ в об еме стеклянной матрицы. Обнаружена ооциллирущая частотная зависимость порта просветления от Ш' в кван ово-размерных микрокриствллак.
Сформулированы критерш1 оценки предельных параметров оптических ключей абсорбционного типа. Обсуждены технические огрг лчения этих параметров. Показано, что предельное быстродействие ..¡атрииы ограничено тепловым пределом и ье прв-
т о
вшлает 10 опер./с.
Предложен, обоснован и экспериментально реализован безрезонаторный оптически** ключ, работающий при комнатной температуре на частотах, лекащих в области урбаховского участка спектра.
Клкяовх слова:
нап!впров1дник, монокристал, м1крокрис'13л, поглинання, лш1несценц1я, квантовий р1вень, ек ¡ргетичний спектр, наси-чення поглинання, пор1г просв1тлення, фотостигульваиий фзео-кий Пбрех1д, правило Урбаха, оптичний перомикач.
