Спектроскопическое исследование узкощелевых твердых растворов Hg1-x-yCdxMnyTe и Hg1-x-yCdxMnySe тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ

На правах рукопису УДК 621.315.592

ЛАВОРИК СЕРГІЙ РОСТИСЛАВОВИЧ

СПЕКТРОСКОПІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВУЗЬКОЩІЛИННИХ ТВЕРДИХ РОЗЧИНІВ Н&.^С^МПуТе та Н&.х.уСс1дМпу5е

(01.04.07-фізика твердого тіла)

Автореферат

дисертацій на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

КИЇВ - 1997

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті фізики напівпровідників НАН України, м. Київ

звий керівник: доктор фізико-математичних наук Тарасов Георгій Григорович

член-кореспондент НАН України

доктор фізико-математичних наук, професор Валах Михайло Якович

кандидат фізико-математичних наук Недєлько Сергій Герасимович

Інститут фізики НАН України, м. Київ

Спеціалізованої вченої ради К50.07.02 в Інституті фізикі напівпровідників НАН України за адресою: 252650 Київ-28

проспект Науки, 45.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інститут] фізики напівпровідників НАН України.

Відгуки на реферат у двох примірниках, засвідчені, печаткою прохання надсилати за вказаною адресою на ім'я вченого секретар; Спеціалізованої ради.

Автореферат розісланий “20” травня 1997 р.

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради

Захист відбудеться “20” червня 1997 р. о 1&15 на засіданн

кандидат фіз.-мат. наук

РУДЬКО Г. Ю.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

Актуальність проблеми. Основні базові матеріали, які використовуються в інфрачервоній техніці, мають ряд принципових недоліків, що обмежують їх застосування та впливають на їх конкурентну спроможність. Для Н0і-хСс1хТе такими є граткова, поверхнева та інтерфейсна нестабільності, обумовлені "пухкістю” зв'язків Б£-Те. Значний розкид параметрів пов'язується з жисленням, механічними пошкодженнями, реакцією з металами та н. У зв'язку з цим виникає важлива фізична задача - зміцнення міжатомних зв'язків в потрійних сполуках з метою покращення гксплуатаційних характеристик матеріалу. Для вузькозонних сполук і^2Вб використовуються елементи Ссі, Ъъ, Мп, ЗУ^, які відкривають гнергетичну щілину в бінарних напівметалах Б^Те и Б^Зе, достатню для роботи, в області довжин хвиль 10 мкм. Роль іонів 7л\, Ип, в зміцненні Г^-Те зв'язків значною мірою не висвітлена. З іайбільшою достовірністю відомо лише про позитивний ефект Ъп в :полуках ^і_х2пхТе. Очевидно, не спостерігається значного іміцнєння зв'язків Hg-Te при легуванні Легування іонами Ссі та Чп бінарних сполук за даними різних джерел дає суперечливі результати - від стабілізації зв'язків до їх деякої дестабілізації. Таким чином, проблема залишається відкритою для досліджень і дає значний інтерес з точки зору напівпровідникового татеріалознавства.

Мета роботи. Дослідження електронних та фононних збуджень і системі четверних напівмагнітних напівпровідникових твердих юзчинів Нді-х-уСсіхМпуТе (Эе) методами інфрачервоної (14) :пектроскопії та фотолюмінесценції (ФЛ).

Наукова новизна.

.. Встановлено, що із зміною компонентного складу перебудова фононних спектрів НдСсіМпТе та НдСсШпБе має трьохмодовий

З

характер, який описується в рамках коміркового варіанта моделі однорідних зміщень.

2. Визначено температурні та концентраційні залежності параметрів дефектних та кластерних мод в ^СсІМпТе.

3. Проаналізовано вплив температури та магнітного поля на трансформацію спектрів ФЛ І^СсІМпТе.

4. З'ясовано механізми локалізації екситона при низьких температурах.

5. Вперше зареєстровані спектри ФЛ Б^С&МпБе, які описані в рамках моделі прямих зона-зонних переходів з урахуванням ефекту Бурштейна-Мосса та непараболічності зон.

6. Виявлено тенденцію до структурного вдосконалення монокристалів Н§СсІТе (Бе) внаслідок легування іонами марганцю та покращення оптичних характеристик четверних сполук у порівнянні з характеристиками потрійних сполук з відповідними значеннями забороненої зони.

Наукова та практична значимість роботи. В роботі проведено систематичний аналіз модового складу вузькощілинного твердого розчину Hgl-x-yCdxMnyTe та запропоновано метод обчислення змін фононного спектру зі складом на основі коміркового варіанта моделі однорідних зміщень. Вперше для вузькощілинних напівпровідників спектри ФЛ та магнітолюмінесценції (МЛ) інтерпретовані за участю екситонів. Для монокристалів Нді-х-уСс1хМпу8е вперше зареєстровано сигнал ФЛ. Тенденція вдосконалення твердого розчину за рахунок легування магнітною домішкою, спостережувана в роботі, має значення з точки зору практичного використання результатів дисертації, зокрема в технології матеріалів інфрачервоної техніки.

1. В монокристалах Н§і-х-уСс1хМпуТе та Нді-х-уСсІхМпуБе виявлено трьохмодовий характер перебудови фононних спектрів з

компонентним складом, який описується в рамках коміркового варіанта моделі однорідних зміщень. Кластерні та дефектні моди корелюють з компонентним складом марганцю та кадмію.

2. Встановлений екситонний механізм низькотемпературної ФЛ Hgl-x-yCdxMnyTe і її розгорання у відносно слабких магнітних полях (до 2 Т). Показано, що формування вузьких (до 4 меВ) піків ФЛ та їх немонотонна залежність від магнітного поля визначаються впливом магнітної компоненти твердого розчину.

3. Визначені параметри бмінної взаємодії спінів електронів А= -0.45 еВ) та дірок (В=0.9 еВ) з локалізованими магнітними моментами іонів Мп^+ в чотирьохкомпонентному

Hg і -x-yCdxMnyTe.

4. Визначені основні характеристики ФЛ Hgl-x-yCdxMnySe, вперше спостережуваної для селенідів ртуті. Показано, що низькоенергетичні хвости спектрів ФЛ та поглинання визначаються станами однієї природи. Параметри, які визначають дефектність сполук (JSo), в твердих розчинах Hgi-x-yCdxMnySe значно менші, ніж в Hgi-xCdxSe.

Апробація роботи. Основні матеріали дисертації доповідалися та обговорювалися на таких конференціях: International Conference on Infrared and Millimeter Waves (1993, Colchester, UK), International Conference on Optical Diagnostics of Materials and Devices for Opto-, Micro-, and Quantum Electronics (1993, 1995, Kiev, Ukraine), 7^ International Conference on Narrow-Gap Semiconductors (1995, Santa-Fe, USA), 10th International Conference on Ternary and Multinary Compounds (1995, Stuttgart, Germany).

Публікації. Основні результати дисертації опубліковані у 7 роботах, перелік яких наведений у кінці реферата.

Особистий науковий внесок: в дисертаційній роботі узагальнені результати експериментальних досліджень та теоретичних моделей, виконаних особисто автором у рамках задач, поставлених науковим

керівником. Оскільки дисертант брав активну участь в обговоренні, написанні та оформленні статей, то він є повноправним членом авторського колективу в усіх матеріалах, опублікованих у співавторстві.

сторінках друкованого тексту і складається з вступу, чотирьох глав, висновків та списку літератури із 140 назв, 27 рисунків.

роботи, викладена наукова новизна, практична значимість отриманих результатів, положення, які виносяться на захист та відомості про апробацію роботи.

розглянуто особливості динаміки гратки та оптичні властивості в області фундаментального краю поглинання в змішаних кристалах. Детально висвітлені теоретичні моделі для розрахунку характеристик твердих розчинів, які в подальшому були використані в дисертації.

В другій главі викладені результати спектроскопічних досліджень динаміки гратки четверних вузькощілинних напівпровідників Н§ 1-х-уСс1хМпуТе. Виходячи з гіпотези, що легування потрійних сполук Нді-хСсІхТе рідкоземельними іонами, іонами перехідних металів, тощо, може сприяти зменшенню ступеня їх структурної розупорядкованості, проведені систематичні дослідження спектрів відбивання Н£і-х-уСс1хМпуТе в інфрачервоній ділянці спектру в діапазоні від ЗО см"1 до 400 см"1 та при зміні температури від 4.2 К до 300 К. Дослідження проведені на зразках, що були синтезовані модифікованим методом Бріджмена. Однорідність розподілу Ссі та Мп по об'єму зразків була сталою в межах похибки визначення складу Дх=Ду=0.002. З незалежних гальваномагнітних та оптичних досліджень раніше було встановлено,

ії. Дисертація викладена на 137

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ обгрунтована актуальність теми, сформульована мета

містить огляд літературних джерел, в яких

що оптимальний вміст марганцю складає у=0.01-0.02. В цьому разі забезпечуються сприятливі умови для релаксації структурних дефектів у кристалічній гратці. Тому в експериментах здебільшого варіювався вміст кадмію (х=0-0.35) при майже сталому вмісті магнітної компоненти (марганцю). Рис. 1 показує типові спектри

відбивання монокристалів В£і-х-уСсіхМпуТе при низьких температурах. Результати найкращої підгонки до експериментальних даних (порожні кружки) зображені тут суцільними кривими. Для опису поздовжньо-поперечного розщеплення (ЬО-ТО-розщеплення) Н£Те-, СсІТе- та МпТе- подібних коливань розвинуто

комірковий варіант моделі однорідних зміщень з урахуванням особливостей динамічної діелектричної функції є в вузькощілин-них напівпровідниках Діелектрична функція вибиралась у вигляді

Хвильове число (см-1)

Рис. 1. Спектри відбивання твердих розчинів Нді-х-уСсїхМпуТе при Т=5 К: 1-х=0.075, у=0.025; 2- х=0.121, у=0.018; 3-х=0.34, у=0.019.

«О") = *.+£-

-+^ыЛу)

(1)

де е» - високочастотна діелектрична стала; другий доданок пов'язаний з фононними модами, що описуються силами осциляторів (5;), частотами (у;) та параметрами затухання (Г7); третій член в правій частині рівняння (1) визначає внесок вільних носіїв; і нарешті,

останній член описує внесок міжзонних переходів (між валентною зоною Г8 та зоною провідності Г6). Рис. 2 демонструє зміну частот, величини ЬО-ТО-розщеплення та силу осцилятора відповідних фононних мод. Стрибок ЬО-ТО-розщеплення відбувається в області х»0.13, що відповідає переходу напівпровідника І^СсІМпТе з стану

0.1 0.2 0.3

Склад х

Склад х

Рис. 2. Концентраційні залежності експериментальних (світлі (ТО), темні (ЬО) кружки) та теоретичних (штрихові (ТО) та суцільні (ЬО) лінії) частот оптичних фононів (а) та сил осциляторів (б) твердих розчинів Е^і-х-уС<іхМпуТе (у=0.02, х=0-0.34) при Т=5 К. Індекси 1,

2, 3 відповідають І^Те-, СсІТе- та МпТе-подібним модам, відповідно.

напівметалу до стану напівпровідника. Стрибок пов'язується з різким збільшенням при переході через безщілинний стан (за рахунок екранування вільними носіями в стані напівметалу). Детально проаналізована область енергій нижче області ЬО-ТО-розщеплень. Тут виявлені характерні піки функції втрат та уявної частини діелектричної функції в області 95 см"1 та 105 см"1. Визначено характер поляризації фононних мод та залежності їх

частот від температури та складу напівпровідника. Мода в області 95 см'1 інтерпретується як щільове коливання, що індуковане марганцем. Інтенсивність відповідного піку в спектрі корелює з вмістом магнітної компоненти. Проведено відповідний аналіз домішковоі моди в області 105 см'1. Розглядаються різні теоретичні моделі, в рамках яких можуть бути інтерпретовані незвичні температурні та концентраційні залежності цієї моди. Запропонована модель ангармонічного резонансу щільової моди та ЬО-ТА різницевої моди гратки дозволяє без протирічь пояснити відносно велику силу осцилятора, характерну для цієї моди та характер її поведінки при зміні температури і концентрації марганцю.

В області частот, що відповідають поздовжньо-поперечному розщепленню Б^Те-моди, виявлено кластерну моду в області 137 см'1. При збільшенні концентрації кадмію від х=0.1 до х=0.35 зареєстровано кластерну моду в області ЬО-ТО розщеплення СсіТе моди. Дослідження характеру прояву кластерних та дефектних мод в функції складу та температури дає підставу для ствердження, що “активність’’ відповідних мод в зразках Н0і-х-уС(іхМпуТе пригнічена у порівнянні із зразками Няі-хСсІхТе відповідного складу (тобто приблизно з тією ж шириною забороненої зони). Зокрема, кластери в області 150 см"1 з'являються при дещо більших вмістах Ссі у четверній сполуці, ніж це має місце в Н£і-хСсІхТе. Отримані залежності розглядаються як свідчення більш досконалої кристалічної структури Б^І-х-уСсІхМПуТе і використовуються для відбору зразків, що досліджуються люмінесцентними методами.

В третій главі, досліджені інфрачервона ФЛ та МЛ І^і-х-уСсІхМпуТе. У вступній частині до цієї глави описано метод подвійної модуляції, в якому фазово-чутливе детектування замінюється фазово-чутливим збудженням. Фур'є перетворення ФЛ

є основною сучасною методикою, використаною при дослідженні ^ і -х-уСсІхМіїуТе. Молярні частки СсіТе та МпТе у твердому розчи-

о

>>

§

А

Н

О

*Е

m

S

О

X

(V

н

К

О

Є

Д

н

и

в

ю

S

о

«

О)

н

к

300 320 340 300 320 340 360

Енергія фотона (меВ) Енергія фотона (меВ)

Рис. 3. Спектри ФЛ Hg0651Cd0335Mn0014Te при різних магнітних полях (а) та температурах (б). Геометрія Фойгта.

ні для різних зразків складали, відповідно, 0.3<х<0.38 та

0.008<у<0.02. Концентрація носіїв змінювалась відпалом в парах компонент твердого розчину і складала п=(1-5)х1015 см'3. Для дослідження МЛ в магнітних полях В від 0 до 7 Т в температурному інтервалі Т=2-70 К використовувалась кріогенна система Oxford Spectromag 4000. Типові залежності інтенсивності ФЛ від магнітного поля та температури наведені на Рис. 3. У всіх спектрах спостерігається дві характеристичні смуги. Високоенергетичний пік проявляється в спектральній області поблизу імовірного міжзонного

переходу. Широка низькоенергетична смуга має домішкову природу. Аналіз поведінки спектрів МЛ виконано в рамках модифікованої моделі Піджена-Брауна, де прийнята до уваги обмінна взаємодія локалізованих моментів іонів марганцю відповідно із спінами електронів зони провідності (параметр А) та дірок (параметр В). Крім того, з'ясувалось, що задовільне пояснення характеру зміни спектрів ФЛ з температурою та магнітним полем можливе лише за участю екситонних механізмів.

Проаналізовані особливості МЛ напівмагнітних твердих розчинів і-х-уСс!хМпуТе (х=0.31-0.37 та у=0.008-0.02). Виявлено, що смуга крайової ФЛ четверного сплаву більш яскрава і вузька в порівнянні з аналогічною смугою в потрійному Н£і-хСсіхТе з відповідним значенням Ер Магнітне поле зумовлює немонотонний спалах амплітуди сигнала ФЛ: її величина сягає максимуму при В^2.5 Т з наступним затуханням при зростанні магнітного поля. Напівширина спочатку зменшується до 4 меВ при В=2.5 Т, а в подальшому зростає і перевищує значення, отримане за відсутності магнітного поля. Доведено наявність декількох механізмів локалізації екситона при низьких температурах. При Т<15 К локалізація дірки (та екситона в цілому) відбувається за участю магнітної поляризації. З ростом температури або магнітного поля магнітополяронні ефекти слабнуть, і екситон, як ціле, рухається в межах потенціальної ями, розміри якої перевищують його боровський радіус. У наближенні ультраквантової границі магнітного поля руйнування екситона є домінуючим механізмом поступових змін ФЛ. Доведено, що домішкова смуга в спектрах ФЛ зумовлена переходами донор-акцептор або зона провідності-акцептор. Енергія іонізації акцепторних станів внаслідок обмінної взаємодії немонотонно залежить від магнітного поля, що призводить до немонотонного зсуву цієї смути. Енергія донорних рівнів за оцінками менше 1 меВ,

тоді як енергія акцепторних станів досягає 11.5 меВ. Узгодження даних експеримента з розрахунками, виконаними в рамках модифікованої моделі Піджена-Брауна, дозволило визначити параметри s-d та p-d обмінної взаємодії. Отримані значення В=0.9 еВ та А=-0.45 еВ значно відрізняються від параметрів В=-0.60 еВ та А=0.27 еВ, визначених із досліджень методиками CARS та ефекту Фарадея вузькозонного напівпровідника Hgl-x-yCdxMnyTe.

Оптичні та транспортні характеристики четверного твердого розчину значно покращуються у порівнянні з потрійним Hgi-xCdxTe з відповідним значенням Eg. Магнітна домішка малого вмісту породжує нові особливості електричних та оптичних (зумовлених екситонами та домішками) характеристик. Внаслідок цього HgCdMnTe є цікавим об'єктом для прикладних досліджень з перспективою застосування в оптоелектроніці.

В четвертій главі, спираючись на результати, отримані в попередніх главах, досліджені поглинання та ФЛ твердих розчинів Hgi-x-yCdxMnySe. Монокристали Hgi-xCdxSe мають ще більший ступінь структурного розупорядкування, ніж Hgi-xCdxTe. Тому легування їх магнітною домішкою має безперечний інтерес в світлі гіпотез, висунутих щодо її впливу на якість кристалічної гратки. Монокристали Hgi-x-yCdxMnySe (х=0.1, у=0.02-0.04) були синтезовані модифікованим методом Бріджмена з температурним градієнтом 35 К/см. Термічний відпал в парах компонент дозволяє змінювати концентрацію електронів в межах пе=(0.8-8)х1017 см"3. Типова величина рухливості електронів, оцінена з ефекту Холла, складала /іе=(0.04-2)х105 см2с'1В'1 при зміні температури від 4.2 К до 300 К. Вимірювання спектрів пропускання виконані в спектральній області v=400-1800 см"1. Для опису поглинання в вузькощілинному напівпровіднику Hgi-x-yCdxMnySe запропоновано метод розрахунку коефіцієнта поглинання у випадку прямих міжзонних

ереходів. При цьому враховано ефект Бурштейна-Мосса та епараболічність зон. Визначено температурну та концентраційну алежність ширини забороненої зони. З'ясовано, що наявність МпБе складі твердого розчину відкриває ЕЁ більш ефективно, ніж аявність СсІБе: 5Е%/5у=2.Ъ5Ег/5х* Коефіцієнт температурної зміни цирини забороненої зони р=8&г[8Г дорівнює 0.54 меВ/К. Вперше (осліджена ФЛ Н^.х.уСсіхМПуЗе, показана на Рис. 4. Зареєстрований :игнал розгоряється при температурі, близькій до кімнатної. При шиженні температури від 300 К до 150 К сигнал поступово зменшується. Аналіз різних механізмів ФЛ показав, що перевагу иіід віддати прямим зона-зонним переходам. Прямі обчислення нтенсивності ФЛ з урахуванням хвоста густини станів та їх

порівняння з експериментальними даними дозвол или встановити, що хвіст пропускання та ФЛ може бути описаний, принаймні, однаковим набором Урба-хівських параметрів а0, Еа та сг0 (що визначають цей хвіст). Це дало можливість стверджувати, що фізичні процеси, які відповідають за формування хвоста в поглинанні та випромінюванні, включають той самий набір енергетичних станів. При цьому а) довгохвильовий хвіст в спектрах крайового поглинання та 14 ФЛ

Енергія фотона (меВ)

Рис. 4. Спектри інфрачервоної ФЛ монокристалів Нді-х-уСйхМлуБе х=0.095, у=0.023, пе=1.07х1017 см_3) три двох температурах. Провал в центральній частині піка ФЛ $умовлений поглинанням С02-ІГтрихові лінії - результати підгонки

І^і-х-уСс1хМпу8е формується переважно за участю поздовжнього оптичного фонона при високих температурах, б) електрон-фононна взаємодія слабша в Нді-х-уСсіхМпуБе, ніж в Н§1-хСс1х5е для приблизно однакових Е&, в) мала добавка іонів марганцю в Н£і-хСсіх5е веде до значного зменшення параметра Е0, що свідчить про більш досконалу кристалічну структуру, досягнуту за рахунок легування магнітною домішкою Б£і-хС<їхЗе. З спектрів пропускання Н£ і -х-уСсіхМп.у Бе були також визначені температурні залежності показника заломлення п та високочастотної діелектричної сталої &> Було знайдено, що ті суттєво залежить від температури і зменшується від 4.8 до 3.8 при збільшенні температури від 5 К до 300 К. Аналіз е*> виконано згідно рівняння (1). Система твердих розчинів ^і-х-уСйхМпуБе демонструє трьохмо довий тип перебудови фононного спектра в залежності від зміни складу. Крім того, необхідно враховувати плазмон-фононну взаємодію. Наявність температурних залежностей Ее та F (рівня Фермі) дала можливість незалежно обчислити кожен доданок рівняння (1). З експериментальних даних для показника заломлення п була визначена температурна залежність є», яка спадає в межах від £о=16 при Т=5 К до £<,=12 при Т=300 К.

Проведено дослідження та аналіз спектрів відбивання твердих розчинів НдСсіМпТе в області залишкових променів. Продемонстровано трьохмодовий характер перебудови фононного спектру ^СсІМпТе, діелектрична функція якого містить вклади вільних носіїв, міжзонних та внутрізонних переходів. Перебудова фононних спектрів в залежності від компонентного складу описана у рамках коміркового варіанту моделі однорідних зміщень, враховуючи специфіку вузькощілинних напівпровідників. З’ясовано

залежності параметрів дефектних та кластерних мод від температури та вмісту компонент. Для розрахунків створено прикладні програми.

Проаналізовано температурні та магнітопольові залежності спектрів ФЛ напівпровідників Б£С<іМпТе. Кількісний опис спектрів МЛ проведено в рамках модифікованої моделі Піджена-Брауна. Визначено параметри обмінної взаємодії між спінами електронів (А=-0.45 еВ) та дірок (В=0.9 еВ) та локалізованими магнітними моментами іонів Мп2+ в твердих розчинах НдСсІМпТе. Вперше продемонстровано внесок екситонів в люмінесценцію вузькощілинних твердих розчинів та з'ясовані механізми низькотемпературної локалізації екситонів.

Проведено систематичне дослідження спектрів пропускання монокристалів НдСсШпБе з малим вмістом марганцю в області краю фундаментального поглинання. Визначено температурні залежності ширини забороненої зони Е%, високочастотної діелектричної сталої Єя та показника заломлення ти Вперше отримані для селенідів ртуті спектри ФЛ НдСсШІпБе. Інтерпретація спектрів міжзонного поглинання та ФЛ проведена в рамках моделі міжзонних переходів з урахуванням ефекту Бурштейна-Мосса та непараболічності зон. Встановлено, що низькоенергетичні хвости в спектрах ФЛ та поглинання мають однакову природу.

Сукупність результатів дослідження фононних та електронних станів у вузькощілинних матеріалах ^СсІТе (Бе), легованих магнітною домішкою марганцю певної концентрації, переконливо доводить зменшення ступеня структурного розупорядкування в четверних сполуках НдСсіМпТе (Бе) в порівнянні з потрійними монокристалами. Цей висновок має важливе значення з точки зору визначення перспектив практичного застосування досліджених матеріалів.

1. Mazur Yu.L, Kriven S.I., Lavorik S.R, Tarasov G.G. Defect and clustering modes of HgCdMnTe crystals // Proceedings SPIE. International Conference on Infrared and Millimeter Waves.- 1993, 6-10 September, Colchester, UK.- 2104.- P. 228-229.

2. Tomm J.W., Mazur Yu.1, Kriven S.I., Lavorik S.R., Tarasov G.G. Excitonic luminescence of Hgl-x-yCdxMnyTe // ibid.- P. 230-231.

3. Tarasov G.G., Mazur Yu.1., Tomm J.W., Kriven S.I., Lavorik S.R., Shevchenko N.V. Optical diagnostics of quaternary narrow-gap semiconductors // Proceedings SPIE. International Conference on Optical Diagnostics of Materials and Devices for Opto-, Micro-, and Quantum Electronics.- 1993, 6-7 May, Kiev, Ukraine.- 2113.- P. 1726.

4. Mazur Yu.I., Tarasov G.G., Lavoric S.R., Tomm J.W., Kissel H. Optical transmission and infrared photoluminescence of Hgl-x-yCdxMnySe single crystals // Inst. Phys. Conf. Ser.-1996- №

* 144, Section 2.- P. 105-109.

5. Mazur Yu!., Lavoric S.R, Paranchich S.Yu., Tarasov G.G. New manganese related peculiarities in optical properties of quaternary HgCdMnSe // Cryst. Res. Technol.- 1996.- 31, Special Issue 2.- P. 675-679.

6. Tarasov G.G., Mazur Yu.I., Kriven S.I., Lavoric S.R., Tomm J.W., Jahnke V. Effect of manganese doping in quaternary narrow-gap Hgl-x-yCdxMnyTe // ibid. - P. 573-577.

7. Mazur Yu.I., Tarasov G.G., Lavorik S.R., Tomm J.W., Kissel H., Hoerstel W. Optical absorption and photoluminescence of narrow-gap Hgl-x-yCdxMnySe single crystals // Phys. Stat. Sol. (b).- 1996.195.- P. 595-609.

SUMMARY.

javorik Sergey R Spectroscopical study of narrow-gap solid solutions Jgl-x-yCdxMnyTe and Hgl-x-yCdxMnySe (manuscript).

The physics and mathematical sciences candidate (Ph.D.) iissertation (speciality 01.04.07-solid state physics). Institute of Semiconductor Physics, National Academy of Sciences of the Ukraine, Kyiv, 1997.

Starting from the hypothesis about the influence of magnetic impurity doping on the degree of structural disordering in mercury telurides and selenides the investigations of lattice dynamics and photoluminescence from Hgi-x-yCdxMnyTe (Se) were carried out. It is shown the tendency for decreasing of crystal lattice defectness at the certain manganese concentration (y~0.02). The latter one manifests itself through the change of characteristic halfwidths of lines caused by vibrational excitations or the structure of modes induced by disordering. The feature of infrared photoluminescence become narrower in Hgi-x-yCdxMnyTe, and the photoluminescence is detected for the first time for Hg 1 -x-yCdxMny Se. By means of magnetoluminescence the role of excitons is elucidated for Hgi-x-yCdxMnyTe which is a typical narrow-gap semiconductor.

АННОТАЦИЯ

Лаворик C.P. “Спектроскопические исследования узкощелевых твердых растворов Hgi-x-yCdxMnyTe и Hgi-x-yCdxMnySe” (рукопись).

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук по специальности 01.04.07-физика твердого тела. Институт физики полупроводников НАН Украины, Киев, 1997.

Исходя из гипотезы о влиянии легирования магнитной примесью на степень структурного разупорядочения теллуридов и селенидов ртути проведены экспериментальные исследования динамики

решетки И фотолюминесценции монокристаллов Н01-х-уСс1хМПуТе (Бе). Показано, что при определенной концентрации марганца (у«0.02) наблюдается тенденция к уменьшению дефектности кристаллической решетки. Это проявляется в изменении характерных полуширин линий, обусловленных колебательными возбуждениями, и в структуре индуцированных разупорядочением мод. Сильно сужаются линии инфракрасной фотолюминесценции в ^1-х-уСс1хМпуТе, и впервые наблюдается сигнал инфракрасной фотолюминесценции в Н01-х-уСс1хМпу5е. Методом магнитолюминесценции доказано участие экситонов в краевом излучении в Нд1_х-уСс1хМпуТе, который является типичным представителем узкощелевых полупроводников.

структурне розупорядкування, спектри відбивання, динаміка гратки, фотолюмінесценція, магнітне поле, екситони.'

: вузькощілинні напівпровідники, магнітні домішки,