Субмиллиметровая-ИК спектроскопия фторида кадмия с бистабильными центрами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ

Каспаров Владимир Владимирович

СУБМИЛЛИМЕТРОВАЯ-ИК СПЕКТРОСКОПИЯ ФТОРИДА КАДМИЯ С БИСТАБИЛЬНЫМИ ЦЕНТРАМИ

01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

На правах рукописи УДК 537.226

Москва 2005

Работа выполнена в институте общей физики Российской Академии Наук

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор А.А. Волков

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Горелик Владимир Семенович

кандидат физико-математических наук Глушков Владимир Витальевич

Ведущая организация:

МИРЭА

Защита диссертации состоится «29» июня 2005 г. в 16 часов на заседании

Специализированного Совета К 212.156.01

при Московском Физико-Техническом Институте по адресу:

117393, г. Москва, ул. Профсоюзная, 84/32. Отзывы направлять по адресу:

141700, г. Долгопрудный, Московская область, Институтский пер., 9.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Московского Физико-

Технического Института.

Автореферат разослан «26» мая 2005 года.

Ученый секретарь

Специализированного Совета К 212.156.01

к.т.н., Н.П. Чубинский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последние годы большое внимание уделяется применению света для передачи, обработки, записи и хранения информации. Современные исследования направлены на поиск новых физических явлений и новых материалов. В этом аспекте полупроводниковые материалы являются перспективным и мало изученным классом регистрирующих сред. Многие из них доступны для исследований, так как производство полупроводников (кремний, германий, кристаллы А2В6 и др.) хорошо налажено.

Практически все процессы оптической записи информации в кристаллах связаны с электронными переходами. Электронные переходы обратимы, так что возможна циклическая перезапись. Наиболее используемыми являются переходы зона-зона с образованием пары электрон-дырка и примесь-зона с образованием свободных носителей одного знака. Возможны и более сложные ситуации, когда воздействие света приводит к изменению валентности иона примеси и модификации структуры дефекта. Характер этой перестройки существенно зависит от структуры кристаллической решетки. Изменение заряда примеси приводит к искажению решетки вокруг примесного иона и локальному изменению оптических параметров кристалла. На основе такого рода эффектов' реализуется запись фотоиндуцированных дифракционных решеток. На микроскопическом уровне искажение решетки обусловливается изменением спектра колебательных решеточных мод, на узкие фононные резонансы накладываются широкие по частоте полосы поглощения. Разделение этих механизмов движения составляет на сегодня одну из важных фундаментальных задач колебательной спектроскопии твердого тела.

В методическом плане задача осложняется тем, что функция колебательного отклика легированных кристаллов сильно уширена в низкочастотную область спектра, что делает ее неудобной для исследования традиционными методами нейтронной, КР- и ИК-слектроскопии, эффективность которых резко падает при проведении измерений на частотах ниже 30 см'1. Ситуация, однако, может быть значительно улучшена при использовании в качестве опорных данных точных низкочастотных субмиллиметровых привязок.

Реализация этой задачи в приложении к полупроводниковому фториду кадмия явилась главной методологической целью настоящей работы. В диссертации удалось использовать в комбинации с ИК-спектроскопией (у > 1012 Гц) технику субмиллиметровой (СБММ) спектроскопии на основе ламп обратной волны (ЛОВ), способную обеспечить получение высокоточных данных на частотах 10" - 1012 Гц.

Целью диссертации было разработать широкодиапазонный по частоте метод получения диэлектрических спектров фторидов, путем модельной стыковки данных трансмиссионной ЛОВ- и отражательной ИК-спекгроскопии, применить этот метод к проблеме разделения механизмов дисперсии и поглощения в полупроводниковых кристаллах с бистабильными центрами, установить закономерности температурного поведения этих механизмов, исследовать их реакцию на воздействие видимого излучения, оценить изменение показателя преломления Ап в видимом диапазоне, вызываемое перестройкой примесного центра и изучить процессы, влияющие на величину Ап.

Научная новизна работы: а) получены широкодиапазонные экспериментальные данные - в диапазоне частот 10" — 1014 Гц и интервале температур 5 - 1000 К - по

частотно-температурному поведению диэлектрических свойств кристаллов диэлектриков С(№"2, и аддитивно окрашенных

полупроводниковых кристаллов:

- CdFj.IV,

- Сг#г.7и, и СУ/^. Са, 7 с бистабильными центрами

б) определены спектральные параметры решеточных возбуждений и линий примесного поглощения в указанных соединениях, формирующие их статические и высокочастотные СБММ-ИК свойства;

в) оценены изменения оптического показателя преломления Лп кристаллов С^Гг:1п, СсЗР2:Са, вызванные перестройкой примесного центра, и изучены дополнительные процессы, оказывающие влияние на величину Ап;

г) выявлена дополнительная полоса поглощения в подфононном диапазоне частот, чувствительная к примесному составу изучаемых образцов;

д) зарегистрировано фотоиндуцированное изменение диэлектрических параметров кристаллов СоРг.'/и, С<ЗР2:Оа в микроволновой области спеюра и описаны возможные микроскопические причины этого эффекта.

Практическая значимость. Полученные данные по электродинамическим свойствам исследованных материалов могут быть использованы в электронной технике и прикладной оптике. Найденные значения диэлектрических и оптических параметров для указанных составов могут использоваться при расчете электронных и оптических устройств.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертационной работы докладывались на пяти конференциях, опубликованы в тезисах

конференций и в трех печатных статьях, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Полный объем диссертации составляет 133 страницы, включая 61 рисунок, 7 таблиц и список литературы из 96 наименований.

СОЖЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цель работы и основные положения, выносимые на защиту, кратко излагается содержание диссертации по главам.

В первой главе дается обзор литературы по исследованию фторида кадмия, легированного трехвалентными примесями, характеризуются структура и электродинамические свойства этих кристаллов. Обсуждаются известные на сегодня механизмы радиочастотных, инфракрасных и оптических диэлектрических потерь. На основе литературных данных строится частотная панорама диэлектрического отклика фторида кадмия и намечается план ее дальнейшего экспериментального исследования в настоящей работе с целью получения данных по динамике примесных центров.

Во второй главе представлено описание использованных в диссертации образцов, экспериментальных установок, методов измерений и способов обработки экспериментальных данных.

Все спектральные измерения в настоящей работе проводились на субмиллиметровом ЛОВ спектрометре в диапазоне частот 3 — 30 см'1 и инфракрасном Фурье-спектрометре Вгикег №8-1 13у в диапазоне частот 20- 4000 см'.

б

В процессе исследований спектрометры были оснащены разработанной в диссертации методикой проведения температурных измерений в условиях подсветки образцов оптическим излучением. Для этой цели термостаты и криостаты, предназначенные для работы в интервале температур 5 — 1000 К, были дополнены приставкой для дозированного облучения образцов сине-зеленым светом.

Для измерений на обоих спектрометрах использовались плоскопараллельные образцы с оптически полированными гранями. Результатом измерений были спектры комплексных коэффициентов пропускания (на ЛОВ-спектрометре) и энергетических коэффициентов пропускания или отражения (на Bruker IFS-113v). Окончательным экспериментальным результатом для данного вещества были широкодиапазонные частотно-температурные зависимости (панорамы) функции отклика в виде спектров комплексной диэлектрической проницаемости e*(v) = e'(v) + e"(v), динамической проводимости a*(v) или коэффициента поглощения а(v), относящихся к разным температурам.

В методах СБММ (ЛОВ) и ИК спектроскопии действуют одинаковые правила отбора, поэтому экспериментальные данные, полученные двумя методами для данного вещества, рассматривались в работе как единый комплексный диэлектрический спектр и его дисперсионный анализ проводился в рамках единой модели сразу для всего частотного интервала 10" —1 &4 Гц.

Главная методическая особенность спектральных исследований, связанных с легированными кристаллами, состояла в необходимости проводить измерения, относящиеся к разным областям частотно-

температурных панорам, на одних и тех же образцах в силу их абсолютной индивидуальности.

Третья глава посвящена получению и исследованию СБММ-ИК панорамы функции отклика легированных кристаллов Сей5^.

В первой части представлены экспериментальные данные по спектроскопическому исследованию диэлектрических кристаллов С<Шз и СоТ^.-У, полупроводникового кристалла Сей7* 17 и полупроводниковых кристаллов с бистабильными центрами Са^.-ба и С<Ш2:Са, У.

Для всех кристаллов были измерены спектры пропускания в субмиллиметровом 3 — 30 см'1 и дальнем инфракрасном 10 — 300 см'1 диапазонах при температурах 5 - 300 К, а также спектры отражения в диапазоне частот 10 — 4000 см'1 при температурах 5 — 300 К. На рис. 1 представлен характерный набор экспериментальных данных. Путем дальнейшей модельной стыковки подобных спектров рассчитывались широкоформатные спектры действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости. Для этого разрозненные кусочно-непрерывные исходные данные типа тех, что представлены на рис. 1, одновременно моделировались набором дисперсионных осцилляторов. Методом наименьших квадратов осуществлялся подбор параметров модели до максимально полного совпадения расчетных спектров с экспериментальными. Пример такой обработки спектров представлен на рис. 2 и 3. Параметры дисперсионной модели — частоты, диэлектрические вклады и затухания решеточных мод и электронных полос - формировались в виде таблиц и подвергались анализу в рамках имеющихся в настоящее время воззрений на динамику примесных центров.

Во всех образцах, помимо присущего всем фторидам основного однофононного резонанса в районе 210 см'1 и известной полосы

поглощения в районе 300 см'1, мы уверенно зарегистрировали дополнительные полосы поглощения ниже 100 см'1, а для полупроводниковых образцов еще и ниже 10 см'1, последнее -обусловленное проводимостью на свободных электронах.

Полоса поглощения в районе 300 см'1 характерна для всех представителей семейства фторидов (СоР^. БгРз, ВаР2 ...). Её природа хорошо изучена методами традиционной ИК спектроскопии и интерпретируется как полоса суммарного двухфононного поглощения для поперечного оптического фонона и акустического фонона. Частотно-температурное поведение полосы поглощения, лежащей в подфононном диапазоне частот (ниже 200 см'1), согласно нашим данным, оказалось существенно зависящим от принадлежности образцов к диэлектрической или полупроводниковой группе. Это дает явное указание на различие микроскопических процессов в образцах, происходящих в кристаллах указанных групп вблизи примесных центров.

В диэлектрических кристаллах С<Ш2, Сс1Р2:7, Сс1Р2:У! и Сс1Р2:Са, У коэффициент поглощения квадратично изменяется в зависимости от частоты, а его температурная зависимость линейна или при повышенных температурах тоже квадратична. Такая картина типична для случая стандартных ионных диэлектриков, из чего следует вывод о том, что и в исследованных нами диэлектрических фторидах на подфононных частотах, в СБ ММ диапазоне волн, доминируют многофононные процессы поглощения.

В полупроводниковых кристаллах по сравнению с диэлектрическими на низкочастотном краю СБММ диапазона наблюдается хорошо выраженный дополнительный вклад в поглощение.

Рисунок 1. Спектры пропускания кристалла Сс1р2 в СБММ и дальнем ИК диапазонах и спектр отражения в дальнем и среднем ИК диапазонах при комнатной температуре. Символы - экспериментальные данные, пунктирные линии - расчет по четырехпараметрической модели дисперсии из ИК-спетра отражения, сплошные линии — единое модельное описание данных во всех трех диапазонах.

Рисунок 2. Спектры действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости кристалла С<Ш2 при разных температурах. Символы -экспериментальные данные, сплошные линии - данные, полученные в рамках четырехпараметрической модели из ИК-данных, пунктирные линии - данные, полученные из совместного описания экспериментальных спектров в СБММ и ИК диапазонах.

Рисунок 3. Спектры действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости кристалла Сс1Р2:1п при разных температурах. Символы — экспериментальные данные, сплошные линии - данные, полученные в рамках четырехпараметрической модели из ИК-данных, пунктирные линии — данные, полученные из совместного описания экспериментальных спектров в СБММ и ИК диапазонах.

Очевидно, именно таким способом должна проявлять себя активированная с примесных центров электронная проводимость. Однако, подробный анализ данных показывает, что дополнительное поглощение не может быть описано аддитивной суммой поглощений от многофононных процессов и друдевской проводимости на свободных электронах. В диссертации приводятся аргументы в пользу того, что дополнительное поглощение в легированных фторидах определяется совместным электрон-фононным (поляронным) механизмом, включающим в себя процессы решеточной перестройки вокруг примесных центров.

Подтверждение высказанного предположения мы получили в экспериментах с кристаллами С<Ш2:1п, СдРу.Оа, обладающими бистабильными примесными центрами. В них на СБММ частотах в диссертации зарегистрировано одно из самых интересных явлений в области твердотельной памяти — эффект задержанной фотопроводимости: резкое увеличение проводимости при засветке образца оптическим излучением с последующей длительной ее релаксацией в темноте. В третьей части главы описаны эксперименты на эту тему. При комнатной температуре освещение образца вызывает незначительное уменьшение коэффициента пропускания. После выключения подсветки коэффициент пропускания быстро релаксирует к своему первоначальному значению. С понижением температуры изменение коэффициента пропускания, индуцированное подсветкой, увеличивается, а время релаксации экспоненциально возрастает. После определенной экспозиции дальнейшее освещение образца на спектры поглощения не влияет. Количественно описанные изменения в образце СйР2:Са представлены на рисунке 4 в виде спектров пропускания и

фазового сдвига (а и б) и в виде спектров действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости (в и г).

Из спектров видно, что с понижением температуры действительная часть диэлектрической проницаемости на частоте 3 см' уменьшается на Ае' ~ 1, После освещения значение £'(V) увеличивается Ае' ~ 1, и е'(у) становиться выше с'(у) при комнатной температуре. Мнимая часть диэлектрической проницаемости с понижением температуры уменьшается на порядок. При освещении ее значение возрастает, и спектр е"(у) уходит выше спектра е"(у) при комнатной температуре. Изменение мнимой части диэлектрической проницаемости составляет Ае"~3.3.

Рост е"(у) со временем экспозиции, очевидно, связан с фотопроводимостью. Однако, данное представление резко не объясняет поведения е'(у). С ростом проводимости значение с'(у) должно было бы уменьшаться, а в наших экспериментах оно увеличивается.

Наблюдаемое изменение диэлектрических спектров, на первый взгляд, можно было бы описать при помощи сильно переторможенного лоренцевского осциллятора, вместо друдевской проводимости — осциллятора с нулевой частотой. Такое описание, однако, приводит к увеличению низкочастотного значения диэлектрической проницаемости до величин ~ 25, что не соответствует действительности [1]. Таким образом, фотоиндуцированное изменение е'(у) и ё"(у) принуждает к рассмотрению одновременно как минимум двух механизмов дисперсии. Нами найдено, что диэлектрические спектры представляются суммой двух процессов: друдевской фотопроводимости, ответственной, в основном, за изменение е"(у), и дополнительного ИК возбуждения лоренцевского типа в области частот 80 см1, ответственного, главным

Частота, см"' Чвсто™, ем"'

Рисунок 4. Спектры пропускания, фазового сдвига в образце, мнимой и действительной части диэлектрической проницаемости кристалла Са^.Сд. Квадратные символы — 300 К, круглые символы - 200 К (темные кружки до освещения, светлые кружки после освещения синим светом).

образом, за изменение е'( у). Инфракрасное возбуждение интерпретируется нами как проявление решеточных процессов, ответственных за возникновение локальных решеточных искажений, формирующих собой бистабильные примесные центры.

Четвертая глава посвящена исследованию динамики примесных центров в условиях оптической засветки и связанной с ней

фоторефракцией. В основе фоторефрактивной записи информации в С(1Р2 лежит изменение показателя преломления в оптическом диапазоне. Этот эффект рассматривается в диссертации на основе дисперсионной модели, включающей две линии поглощения на частотах (глубокий центр) и Уя/г (мелкий центр). Спектр показателя преломления для такой модели представлен на рис. 5. Вблизи частот и спектр показателя преломления имеет характерный зигзагообразный вид. В частотном диапазоне между линиями поглощения показатель преломления не зависит от частоты. При низкой температуре (для энергий ниже потенциального барьера, разделяющего мелкое и глубокое состояние) основная часть электронов примеси находится в глубоком состоянии, поэтому вклад мелкого уровня в показатель преломления незначителен по сравнению с вкладом глубокого уровня (сплошная линия). При освещении образца электроны примеси переходят в мелкое состояние, в результате чего вклад глубокого уровня уменьшается (при большом временем экспозиции он может исчезнуть полностью), а вклад мелкого, соответственно, увеличивается (пунктирная линия). При этом в частотном диапазоне между линиями поглощения спектр показателя преломления смещается вниз, и показатель преломления изменяется. На практике подобная ситуация реализуется в кристаллах Сс^2> допированных индием и галлием [2]. Для практического использования этого эффекта в голографии необходимо знать максимальное изменение показателя преломления Лп и влияние на него внешних факторов.

Для решения этой задачи нами были получены экспериментальные зависимости интенсивности линии поглощения мелкого центра

{400 - 4000 см от температуры (5 - 400 К), времени экспозиции и скорости охлаждения образца (5 К/мин и 0.5 К/мин)

с

V

Рисунок 5. Схематическое представление эволюции показателя преломления бистабильной системы в процессе освещения.

Полученные спектры были описаны с помощью простой дисперсионной модели, составленной из нескольких связанных осцилляторов, описывающих дипольные колебания решетки, и независимых осцилляторов, описывающих вклады мелкого и глубокого центров. Таким модельным способом мы выделили из общего диэлектрического спектра вклады чисто электронных механизмов дисперсии, обусловленные динамикой глубокого и мелкого примесных центров. Используя параметры модели, далее мы определили количество электронов примеси в мелком состоянии и в глубоком состояниях:

Л^ь = Ае,1,т е 2 у1/4к е2

(введен коэффициент 2, соответствующий квантовому выходу с глубокого уровня). Полученные температурные зависимости приведены на рис. 6 и 7. В диапазоне температур 250 — 400 К полученные экспериментальные зависимости концентрации электронов в мелком состоянии хорошо описываются термоактивационным законом:

а!п1~е *Т

с энергиями активации мелких уровней Еа = (0.067М.003) эВ для С<Ш2:1п и Еа = (0.12+0.01) эВ для СёРу.Са.

С использованием модельных параметров примесных центров Л^ Пл У0хЬ, узИ, у0(Р ул для кристалла Сс1Р2:1п был получен модельный спектр показателя преломления при температуре 5 К до и после освещения, соответственно, п/у) и у). Найденное изменение показателя преломления Лп = пы(у) - п/у) по порядку величины составило величину Ш4 (рис. 8). Полученные результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными полученными в [3].

Аналогичным образом изменение показателя преломления Лп было получено для образца Сс1Р2:Оа. В данном случае измерения были выполнены при быстрой и медленной скоростях охлаждения (рис. 8) с целью оценить зависимость показателя преломления от скорости термического обеднения мелкого центра.

Как видно из рисунка, отличия в значениях Лп, полученных при разных скоростях охлаждения, незначительны и составляют всего ~(10 ±5)%.

Рисунок б. Зависимость темновой концентрации электронов в мелком и глубоком состояниях от температуры для кристаллов (а) — Сс№2:Са и (б) - СсР2:1п.

Данный результат соответствует тому, что Лп возникает в результате перехода примесного центра из глубокого состояния в мелкое, то есть Лп ~ Мг - Л7,,. Так как Ыг »Мм, то и для быстрой и медленной скоростей охлаждения различия п Ыг - действительно, составляют всего несколько процентов. В результате проведенных экспериментов показано, что скорость перестройки бистабильной системы примесного центра, практически не влияет на изменение величины Лп.

10 100 1000 время экспозиции, с

10 100 1000 время экспозиции, с

Рисунок 7. Зависимость концентрации электронов в мелком и глубоком состояниях от времени экспозиции для кристаллов (а) - Ссй'УС/а и (б) - Сс1Р2'1п. Температура Т= 5 К.

0,00

10000 15000 20000 25000

Частота, см"1

Рисунок 8. Изменение показателя преломления в кристаллах СсИ^.'/и и Сс1Р2:Са вызванное максимальной экспозицией. Температура Т=5 К.

Выводы

1. Методами субмиллиметровой ЛОВ-спектроскопии и инфракрасной Фурье-спектроскопии на частотах 3 -30 см'1 и 20 — 4000 см'1 в диапазоне температур 5 — 400 К проведены детальные измерения оптических свойств кристаллов фторида кадмия С<Ш2 при различных условиях легирования его трехвалентными примесями иттрия У, индия 1п и галлия Са. Для диэлектриков С<Ш2 и С(1Рг:У, аддитивно окрашенного примесного полупроводника Сс1Р2:У! и аддитивно окрашенных полупроводников с бистабильными примесными центрами Сс1Р2:1п, Сс1Р2:Оа, Сс1Р2:У,Са получены спектры пропускания и отражения образцов в частотно-температурном окне проявления друдевской проводимости на свободных электронах, фундаментальных решеточных колебаний и линии поглощения мелкого примесного центра. На кристаллах СЛР2:1п, и СйР2:Оа выполнен дополнительный цикл измерений и получены спегары пропускания образцов в условиях оптической подсветки.

2. Проведено совместное модельное описание субмиллиметровых и инфракрасных диэлектрических спектров на базе феноменологической многоосцилляторной модели дисперсии. Для всех исследованных кристаллов построены панорамы диэлектрического отклика в виде широкодиапазонных спектров действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости и проводимости. Определены параметры модели — характерные частоты, диэлектрические вклады и затухания решеточных и электронных мод, а так же частоты плазменных колебаний свободных электронов.

3. Обнаружена общая для всех исследованных образцов фторидов кадмия дополнительная подфононная полоса поглощения,

чувствительная к примесному составу кристаллов и методам их приготовления. Показано, что в диэлектриках СйЕ} и У она может быть объяснена многофононными процессами в то время, как в полупроводниковых Ссй^.-У/, Сс1Р2:1п, С(Ш2:Са, Сс/Гг.'У.Са она зависит еще и от величины примесной проводимости. Этот эффект интерпретирован как поляронный.

4. Для кристаллов с бистабильными центрами СУРУг/л, СаРг.'У.ба рассчитано распределение электронов по энергетическим уровням бистабильной системы в зависимости от температуры и времени оптической засветки. Модельным путем исключена роль проводящих электронов и получена величина изменения показателя преломления Ап ~ 1СГ4 в видимой области спектра под действием перераспределения электронов между мелким и глубоким центрами. В кристаллах СУ^.Сд зарегистрирована зависимость скорости обеднения мелкого центра от температуры. Показано, что изменение показателя преломления слабо зависит от скорости обеднения мелкого центра.

5. Впервые зарегистрировано изменение диэлектрических параметров Ае? ~ 1 и Ас" ~ 3.3 кристаллов с бистабильными центрами в микроволновой области спектра при освещении образцов сине-зеленым светом. Методом моделирования найдено, что наблюдаемое фотоиндуцированное изменение е'( у) и е"( у) обусловлено существованием на частотах в районе 80 см'1 дополнительного к друдевскому механизму более высокочастотного дипольного возбуждения лоренцевского типа, связанного, предположительно, с динамикой кристаллической решетки вокруг примесного центра.

Основные результаты опубликованы в следующих работах:

1. В. В. Каспаров, «Панорама диэлектрического отклика самокомпенсированного полупроводника CdF2:In» Тезисы конференции: VIII Всероссийская школа-семинар «Физика и применение микроволн» Звенигород, Московская область (2001).

2. В. В. Каспаров, А. А. Волков, А. И. Ритус, «Панорама диэлектрического отклика самокомпенсированного полупроводника CdF2:In» Известия академии наук. Серия физическая, т. 65, № 12, с.1760-1763 (2001).

3. В. В. Каспаров, А. А. Волков, А. И. Ритус, «Инфракрасная спектроскопия мелкого уровня в примесном полупроводнике CdF2:In,Ga.» Тезисы конференции: VIII Всероссийская школа-семинар «Волновые явления в неоднородных средах» Красновидово, Московская область (2002).

4. В. В. Каспаров, «Дисперсия диэлектрических свойств самокомпенсированного полупроводника CdF2:In» Тезисы конференции: XLV научная конференция Московского физико-технического института Москва-Долгопрудный (2002).

5. В. В. Каспаров, А. А. Волков, «Инфракрасная спектроскопия мелкого примесного уровня в самокомпенсированом полупроводнике CdF2:Ga», Тезисы конференции: Четвертая всероссийская молодёжная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой ото- и наноэлектронике Санкт-Петербург (2002).

6. В. В. Каспаров, А. А. Волков, А. И. Ритус, Инфракрасная спектроскопия мелкого уровня в примесном полупроводнике

С(1Р2:1п,Са. Известия академии наук. Серия физическая т. 66, № 12, с.1817-1719 (2002).

7. В. В. Каспаров, А. А. Волков, А. И. Ритус, Фотоиндуцированная динамика примесных центров в кристалле СЛР2:Са Тезисы конференции: IX Всероссийская школа-семинар «Физика и применение микроволн» Звенигород, Московская область (2003)

8. В. В. Каспаров, А. А. Волков, А. И. Ритус, Фотоиндуцированная динамика примесных центров в кристалле Сс1Р2:Са, Известия академии наук. Серия физическая т. 67, с, 1763 (2003).

Список цитируемой литературы:

1. А Л. Ritus, А. V. Pronin, A. A. Volkov, P. Limkenheimer, A. Loidl, A. S. Shcheulin, and A. I. Ryskin, Determination of the parameters of semiconducting CdF2 :In with Schottky barriers from radio-frequency measurements., Phys. Rev. B, Vol. 65, p. 165209, (2002).

2. A.I. Ryskin, A.S. Scheulin, B. Koziarska, J.M. Langer, A. Suchocki, I. I.

Buczinskaya, P. P. Fedorov, B.P. Sobolev, CdF2:In: A novel material for optically written storage of information., Phys. Lett. Vol. 67, p. 31, (1995).

3. A.I. Ryskin, A.S. Scheulin, Miloglyadov, R.A. Linke, I. Redmond, I.I. Buchninskaya, P.P. Fedorov and B.P. Sobolev, Mechanisms of writing and decay of holographic in semiconducting CdF2:Ga, Appl. Phys. Vol. 83, p. 2215(1998).

Для заметок

Заказ № 926 Подписано в печать 23.05.05 Тираж 100 экз. Усл. пл. 0,96

ООО "Цифровичок", тел. (095) 797-75-76 www.cfr.ru

Введение.

4V >

Глава 1. Бистабильные центры в широкозонном несобственном полупроводнике CdF2 (литературный обзор).

1.1 Диэлектрические свойства кристаллов семейства фторидов.

1.2 Примесные центры во фториде кадмия.

1.3 Частотная панорама диэлектрического отклика (постановка задачи).

Глава 2. Методики измерений и характеристики образцов.

2.1 Образцы для исследований.

2.2 Измерения в субмиллиметровом диапазоне частот 3-30 см'1.

2.3 Измерения в инфракрасном диапазоне частот 20 - 4000 см'.

2.4 Дисперсионный анализ и обработка спектров.

Глава 3. Дисперсия диэлектрических свойств CdF2 на подфононных частотах. ф 3.1 Температурная эволюция субмиллиметровых и инфракрасных диэлектрических спектров.

3.2 Микроскопические механизмы дипольного поглощения.

I ч . 3.3 Задержанная фотопроводимость.

Глава 4. Динамика бистабильных центров.

4.1 Зависимость линии поглощения мелкого центра от температуры.

4.2 Фотоактивация линии поглощения мелкого центра.

4.3 Влияния бистабильности на мелкий уровень.

4.4 Оценка изменения показателя преломления.

Выводы

Актуальность работы. В последние годы большое внимание уделяется применению света для передачи, обработки, записи и хранения информации. Современные исследования направлены на поиск физических явлений и новых материалов. Полупроводниковые кристаллы являются перспективным и мало изученным в этом аспекте классом регистрирующих сред. Большинство из этих материалов доступны к использованию, так как производство основных полупроводников (кремний, германий, кристаллы Л2Вб и др.) хорошо налажено.

Практически все процессы записи информации в кристаллах связаны с электронными переходами. Электронные переходы обратимы, так что возможна циклическая перезапись. Наиболее распространенными являются переходы зона-зона с образованием пары электрон-дырка и примесь-зона с образованием свободных носителей одного знака. Возможны и более сложные ситуации, когда воздействие света приводит к изменению валентности иона примеси и модификации структуры дефекта. Характер этой перестройки существенно зависит от структуры кристаллической решетки [1], [2] и [3]. Изменение заряда примеси приводит к искажению решетки вокруг иона примеси и локальному изменению оптических параметров кристалла. На основе этих эффектов реализуется запись фотоиндуцированных решеток [4], [5] и [6]. На микроскопическом уровне искажение решетки обуславливается изменением решеточных колебательных мод атомов или групп атомов. В результате такой перестройки в колебательных спектрах на узкие фононные резонансы накладываются широкие по частоте полосы поглощения. Разделение этих механизмов движения составляет на сегодня одну из важных фундаментальных задач колебательной спектроскопии твердого тела [7].

В методическом плане задача осложняется тем, что функция колебательного отклика легированных кристаллов сильно уширена в низкочастотную область спектра, что делает ее неудобной для исследования традиционными методами нейтронной, КР и ИК спектроскопии [7], эффективность которых резко падает при необходимости проведения измерений размытых спектров, ниже 30 см'1. Ситуация, однако, может быть улучшена при наличии точных низкочастотных субмиллиметровых привязок.

Реализация этой задачи в приложении к полупроводниковому фториду кадмия является главной методологической целью настоящей работы. В диссертации удалось использовать в комбинации с ИК спектроскопией V > 1012 Гц технику субмиллиметровой (СБММ) спектроскопии на основе ламп обратной волны (ЛОВ) [8] и [9], способную обеспечить получение высокоточных данных по диэлектрическим свойствам веществ на частотах 10й - 1012 Гц.

В методах СБММ (ЛОВ) и ИК спектроскопии действуют одинаковые правила отбора, поэтому можно рассматривать экспериментальные данные, полученные двумя методами, как единый спектр и проводить дисперсионный анализ сразу для всего частотного интервала 10й -1014 Гц.

Развитие на основе ИК и СБММ спектроскопии комбинированного метода получения панорамных диэлектрических спектров твердых тел в диапазоне 10й - 10й Гц (3 - 3000 см'1) [10], [11] открывает новые возможности в проведении спектроскопических исследований, так как позволяет:

1. точно рассчитать суммарный диэлектрический вклад ИК мод, по результатам спектральных измерений в СБММ диапазоне на ЛОВ спектрометре;

2. учесть вклад многофононных процессов в ИК и СБММ областях;

3. разделить различные механизмы поглощения на основе существующих теоретических моделей.

Настоящая работа, подобно тому, как это было сделано в [11], выполнена по указанной программе и посвящена радиоспектроскопическому исследованию кристалла Са^, легированного трехвалентными примесями У, 1п и Са. Этот материал уже несколько десятков лет изучается как удобный пример примесного полупроводника с сильно преобладающим ионным типом химической связи. Номинально Сй^ принадлежит большому семейству родственных ему кристаллов флюоритов. Интерес к данным материалам обусловлен рядом причин имеющих, как фундаментальный, так и прикладной характер:

- кристаллическая решетка флюоритов обладает пустотами и хорошо подходит для внедрения в нее до 40% примесей [12];

- флюориты применяются в качестве активных сред твердотельных лазеров [13] (и ссылки в ней);

- разупорядочение кристаллической решетки флюорита при легировании приводит к увеличению дипольного поглощения, рост поглощения связан с переходами между фононными ветвями (многофононные процессы поглощения) [11], [14] и [15];

- при высоких температурах флюориты обладают относительно высокой ионной проводимостью обусловленной тем, что фтор может покидать узлы и мигрировать в междоузлия [16] и [17];

- решетка флюорита удобна для исследования двухуровневых туннельных систем [18];

- среди флюоритов выделяется кристалл Сй^, при легировании которого в его широкой запрещенной зоне (классического ионного кристалла) примесные уровни садятся под самое дно зоны проводимости, на расстояниях всего 0.1 - 0.2 эВ, и в нем появляется чисто примесная электронная проводимость, полностью определяемая концентрацией примесей и температурой [19];

- в аддитивно окрашенных кристаллах Сс1Е2, с примесью индия или галлия, проявляется одно из наиболее интересных свойств твердотельной памяти - оптическая бистабильность [20].

В материалах с бистабильными центрами ион примеси может находиться в двух состояниях - "глубоком" (основном) и "мелком" (метастабильном), разделенных потенциальным барьером. Эффект переключения, эффект бистабильности примесного центра, анлогичен работе .ОХ-центров в классических полупроводниках [21, 22, 23]. Во фториде кадмия, однако, в силу высокой степени ионности решетки он многократно усилен, отчего показался в 1995 году пригодным для практических приложений в голографии [6].

Целью диссертации было разработать широкодиапазонный по частоте метод получения диэлектрических спектров флюоритов, путем модельной стыковки данных трансмиссионной ЛОВ- и отражательной ИК-спектроскопии, применить этот метод к проблеме разделения механизмов дисперсии и поглощения в полупроводниковых кристаллах Сс1р2 с бистабильными центрами, установить закономерности температурного поведения этих механизмов, выявить влияние на них видимого излучения, оценить изменение показателя преломления Лп в видимом диапазоне, вызываемое перестройкой примесного центра и изучить дополнительные процессы, оказывающие влияние на величину Лп.

Научная новизна работы состоит в том что: а) получены широкодиапазонные Экспериментальные данные по частотно-температурному поведению диэлектрических свойств кристаллов диэлектриков Сс1Е2 и Сс1Р2: У, аддитивно окрашенного полупроводникового кристалла СйР2:У1 и полупроводниковых кристаллов с бистабильными центрами Сс1Р2:1п, Сс1Р2:Са и С<ЗР2:Са, У (аддитивно окрашенные) в диапазоне 10й-1014 Гц; б) определены спектральные параметры решеточных возбуждений и линий примесного поглощения в указанных соединениях, формирующие их статические и высокочастотные (СБММ-ИК) свойства; в) оценены изменения показателя преломления Лп в видимом диапазоне кристаллов Сс1Р2:1п, Сс1Г2:Са, вызванные перестройкой примесного центра и изучены дополнительные процессы, оказывающие влияние на величину Лп; г) выявлена дополнительная полоса поглощения в подфононном диапазоне, чувствительная к примесному составу изучаемых образцов; д) зарегистрировано фотоиндуцированное изменение диэлектрических параметров образцов Сс1Р2:1п, Сс1Г2:Са в микроволновой области спектра и описаны возможные микроскопические причины их возникновения.

Практическая значимость: Полученные данные по электродинамическим свойствам исследованных материалов могут быть использованы в электронной технике и прикладной оптике. Полученные диэлектрические и оптические параметры для указанных составов могут использоваться при расчете электронных и оптических устройств.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертационной работы докладывались на 6 конференциях, опубликованы в тезисах и трех статьях, список которых приведен в конце диссертации.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Полный объем диссертации составляет 134 страницы, включая 61 рисунок, 7 таблиц и список литературы из 96 наименований. Содержание работы.

Выводы

1. Методами субмллиметровой ЛОВ-спектроскопии и инфракрасной Фурье-спектроскопии на частотах 3-30 см'1 и 20 - 4000 см'1 в диапазоне температур 5 - 400 К проведены детальные измерения оптических свойств кристаллов фторида кадмия при различных условиях легирования его трехвалентными примесями иттрия, индия и галлия. Для диэлектриков Сг/Рг и Сс1Р2: У, аддитивно окрашенного примесного полупроводника С<ЗГ2:У! и аддитивно окрашенных полупроводников с бистабильными примесными центрами Сс1Р2:1п, Сс1Р2:Са, Сс1Р2: У, Са получены спектры пропускания и отражения образцов в частотно-температурном окне проявления друдевской проводимости свободных электронов, фундаментальных решеточных колебаний и линии поглощения мелкого центра. На кристаллах Сс1Г2:1п и Сс1Р2:Са выполнен дополнительный цикл измерений и получены спектры пропускания образцов в условиях оптической подсветки.

2. Проведено совместное модельное описание субмиллиметровых и инфракрасных спектров на базе феноменологической многоосцилляторной модели дисперсии. Для всех исследованных кристаллов построены панорамы диэлектрического отклика в виде широкодиапазонных спектров действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости и проводимости. Определены параметры модели - характерные частоты, диэлектрические вклады и затухания решеточных и электронных мод, а так же частоты плазменных колебаний свободных электронов.

3. Обнаружена общая для всех исследованных образцов фторидов кадмия дополнительная подфононная полоса поглощения, чувствительная к примесному составу кристаллов и методам их приготовления. Показано, что в диэлектриках Сс1Р2 и Са^.Тона может быть объяснена многофононными процессами в то время, как в полупроводниковых Сс/Т^.Т/, СйР2:1п, Сс1Р2:Са, Сс1Р2:У,Ба она зависит еще и от величины примесной проводимости. Этот эффект интерпретирован как поляронный.

4. Для кристаллов с бистабильными центрами Сс1Р2:1п, Сс1Р2:Са, СйР2:У,Са рассчитано распределение электронов по энергетическим уровням бистабильной системы в зависимости от температуры и времени оптической засветки. Модельным путем исключена роль проводящих электронов и получена величина изменения показателя преломления Ап ~ 10~4 в видимой области спектра под действием перераспределения электронов между мелким и глубоким центрами. В кристаллах Сс1Р2:Са зарегистрирована зависимость скорости обеднения мелкого центра от температуры. Показано, что изменения показателя преломления слабо зависит от скорости обеднения мелкого центра.

5. Впервые зарегистрировано изменение диэлектрических параметров Ле' ~ 1, Ле" ~ 3.3 кристаллов с бистабильными центрами в микроволновой области спектра при освещении образцов сине-зеленым светом. Наблюдаемые изменения не удается описать в рамках модели задержанной фотопроводимости. Высказано предположение, что наблюдаемое фотоиндуцированное изменение е'(у) и £"(у) свидетельствует о существование дополнительного к друдевскому механизму более высокочастотного дипольного возбуждения лорентцевского типа и связано с динамикой решетки вокруг примесного центра.

Автор благодарит своего научного руководителя А.А. Волкова за постановку интересных задач, обсуждение полученных результатов, внимание и поддержку. Автор признателен А.И. Ритусу, Г.А. Командину и В.Б. Анзину за полезные дискуссии по материалам работы. Автор признателен всем сотрудникам отдела Субмиллиметровая Спектроскопия за постоянную поддержку и доброжелательное отношение.

1. R. К. Watts, W. С. Holton, and M. de Wit, Phosphorus and Arsenic Impurity Centers in ZnSe. I. Paramagnetic Resonance, Phys. Rev. Vol. В 3 ,p. 404(1971).

2. A. R. Reinberg, W. C. Holton, M. de Wit, and R. K. Watts, Phosphorus and Arsenic Impurity Centers in ZnSe. II. Optical and Electrical Properties., Phys. Rev. В Vol. 3, p. 410 (1971).

3. D. R. Khokhlov, B. A. Volkov, The Physics of Semiconductors., ed. by

4. M. Scheffler, R. Zimmermann 4, p. 2941 (1996).

5. A.I. Ryskin, A.S. Scheulin, B. Koziarska, J.M. Langer, A. Suchocki, I. I. Buczinskaya, P. P. Fedorov, B.P. Sobolev, CdF2:In: A novel material for optically written storage of information., Phys. Lett. Vol. 67, p. 31, (1995).

6. R. A., Linke, T. Thio, J. D. Chadi and G.E. Devlin Diffraction from optically written persistent plasma gratings in doped compound semiconductors., Appl. Phys. Lett. 65, p. 1, (1997).

7. A.I. Ryskin, A.S. Scheulin, Miloglyadov, R.A. Linke, I. Redmond, I.I. Buchninskaya, P.P. Fedorov and B.P. Sobolev, Mechanisms of writing and decay of holographic in semiconducting CdF2:Ga, Appl. Phys. Vol. 83, p. 2215 (1998).

8. А. Пуле, Ж. П. Матье, Колебательные спектры и симметрия кристаллов., Мир, (1973).

9. М. Б. Голант, P. JI. Вилинская, Е. А. Зюмина, и др., Серия широкодиапазонных генераторов малой мощности миллиметрового диапазона волн., ПТЕ 4, с. 136, (1965).

10. М. Б. Голант, 3. Т. Алексеенко, 3. С. Короткова, и др., Широкодиапазопные генераторысубмиллимстрового диапазона волн., ТЛЕ 3, с. 231, (1969).

11. А. А. Волков, Ю. Г. Гончаров, С. П. Лебедев, Субмиллиметровый спектрометр Эпсилон на основе ламп обратной связи., Электрон. Техника. Сер.1, с. 38, (1984).

12. Г. А. Командин, Панорамные спектры легированных диэлектриков в субмиллиметровом и инфракрасном диапазонах волн., кандидатская диссертация Москва, (1998).

13. Р.В. Sobolev Non-stoichiometry in inorganic fluorides and fhases with fluorite structure., Butll. Soc. Cat. Cien., Vol. 12, № 2, (1991).

14. Справочник по лазерам., под ред. A.M. Прохорова, том. 1, Москва, Наука, (1978), перевод с англ. Handbook of lasers with selected data on optical technology., ed. R.J. Pressley, Chemical Rubber Co, Cleveland (1971).

15. D. R. Bosomworth, Far-Infrared Optical Properties of CaF2, SrF2, BaF2, and CdF2.Phys. Rev. Vol. 157, p. 709, (1967).

16. R.Stolen, K.Dransfeld, Far-infrared latticc absorption in alkali halide crystals. Phys.Rev. Vol. 139, №. 4A, p. 1965, (1965).

17. Дж.Хладик, Физика электролитов., Мир, Москва, (1978).

18. Е. А. Укше, Н. Г. Букун, Твердые электролиты, Наука, Москва, с. 175 (1977).

19. S. A. FitzGerald, J. A. Campbell, and A.J. Sievers, Two-Level Systems and Excited-State Transitions in Fluorite Mixed Crystals and Silica Glass

20. Phys.Rev.Lett Vol.73, p. 3105, (1994).

21. J.D. Kingsley, J.S. Prener, Free Charge Carrier Effects in Cadmium Fluoride., Phys. Rev. Lett., 8, p. 315, (1962).

22. A.I. Ryskin, P.P. Fedorov, Donor impurities and DX centers in the ionic semiconductor CdF2., Phis. Sol. Stat. Vol. 39, p. 943, (1977).

23. T. Thio and J. W. Bennett, Deep donors in Cdi.xZnxTe:Cl., Phys Rev. B. Vol. 54,1754(1996).

24. P. P. Fedorov, Association of point dcfccts in non-stoichiometric Mx. XRXF2+X fluorite-type solid solutions. Butll. Soc. Cat. Cien. Vol. 12, p. 349, (1991).ф 25. J.D. Axe, Long-Wave Lattice Dynamics of the Fluorite Structure.,

25. Phys.Rev. Vol.139, p. A1215, (1965).

26. S. Ganesan, R. Srinivasan, Lattice dynamics of calcium fluoride., Canadian Journal of Phys., 40, p. 74, (1962).

27. P. F. Weller. Inorg. Chem. Vol. 4, p. 1545, (1965).

28. R. P. Khosla, Electrical Properties of Semiconducting CdF2:Y., Phys. Rev. Vol. 183, p 695, (1969).

29. I. Kunze and W. Ulrici Electrical and Optical Studies of Semiconducting CdF2:In Crystals., Phis. Stat. Sol. (B) 55, p. 567, (1973).

30. R. Mach and E. U. Messerschmidt Physikal Properties of the Au-CdF2 ^ Metal Semicondactor Contact., Phis. Stat. Sol. (a) Vol. 42, p. K187, (1977).

31. J.Garbarczyk, B.Krukowska-Fulde, T.Langer, and J.M.Langert, Determination of the barrier height in metal CdF2 Schotky diodes., J Phys. D: Appl. Phys 11, (1978).

32. Хиппель, Диэлектрики и волны.

33. P.Eisenberger, and P.S.Perhant, Phys. Rev. Lett Vol. 2, p. 538, (1968).

34. P.Eisenberger, P.S.Perhan, and D.R.Bosomworth, Polaron Effect in Semicondacting CdF2 Cyclotron Resonance and Far-Infrared Propeties., Phys. Rev. Vol. 188, p. 1197, (1969).

35. B. J Feldman, and P. S. Perhan, Photoconductivity in High Purity Semicondacting CdF2., Solid. State. Comm. Vol. 11, p.l 131, (1972).

36. J.M. Langer, T. Langer, G.L. Pearson, B. Krukowska-Fulde, U. Piekara, Phys. Stat. Sol. (b) Vol. 66, p. 537, (1974).

37. J.D. Axe, Infrared Dielectric Properties of Cadmium Fluoride and Lead Fluoride. Phys.Rev. Vol. 139, pp. A1211, (1965).

38. G. Heilmann, Z. Naturforsch. Vol. 16a, p. 714, (1961).

39. W. Kaiser, W.G. Spitzer, R.H. Kaiser, L.E. Howarth, Infrared properties of CaF2, SrF2, and BaF2., Phys.Rev. Vol. 127, p. 1950, (1962).

40. M. Parodi. Compt. rend. acad. sci. (Paris), Vol. 206, p. 1717, (1938).

41. M.A.H. Nerenberg, T.M. Haridasan, J.Govindarajan, P.W.M. Jacobs, Resonant modes due to interstitials and anion vacancies in fluorites., J.Phys.Chem. Solids Vol. 4, p.1217, (1980).

42. P. Eisenberger and P.S. Pershan Electron-spin-resonance and infrared studies of semiconducting, rare-earth-doped CdF2., Phys. Rev. Vol. 167, p. 292, (1968).

43. Michael P. O'Horo, William. B. White, Resonance Raman Spectra of Semiconducting CdF2:In3+ Crystals., Phys. Rev. B Vol. 7, p. 3748, (1973). # 46. P. Eisenberger, M. G. Adlerstein, Raman Study of Pure and

44. Semiconducting CdF2. The Polaron Problem., Phys. Rev. B Vol. 1, p. 1787, (1970).

45. J. P. Albert, C. Jouanin, and C. Gout, Electronic energy bands in the fluorite structure: CdF2 and CaF2., Phys. Rev. B Vol. 16, p. 4619, (1977).

46. C. H. Park, D. J.Chadi, First-Principles Study of Structural Bistability in Ga and In-Doped CdF2., Phys. Rev. Lett. Vol. 82, p. 113, (1999).

47. T. Mattila, S. Poykko, and R. M. Nieminen, Ab initio study of point defects in CdF2., Phys. Rev. B Vol. 56, p. 665, (1997).

48. D. O. Pederson, and J.A.Brewer, Elastic constant of cadmium fluoridefrom 4, to 295 K., Phys. Rev. B Vol. 16, p. 4546, (1977).

49. Landolt-Barnstein Tables, edited by O. Madelung, M. Schulz, and H. Weiss, Vol. 17a, and references therein {Springer, Berlin, 1984).

50. F. Moser, D. Matz, and S. Lyu, Infrared Optical Absorption in Semiconducting CdF2:Y Crystals., Phys. Rev. Vol. 182, p. 808, (1969).

51. T.H.Lee, and F. Moser, Optical Propeties and Donor States in Semicondacting., Phys. Rev. B Vol. 3, p. 347, (1971).

52. S. Mho, and J. C. Wright, Site selective laser spectroscopy of the insulator-to-semicondactor transition in CdF2:Er3+., Chem. Phys Vol. 81,p. 1421,(1984).

53. F. Trautweiler, F. Moser, and R.P. Khosla, Optical and electrical properties of CdF2:In and CdF2:Eu., J. Phys. Chem. Solids. Vol. p. 1869, (1968).

54. A. M. Stoneman, Theory of defect in solids., Oxford University Press, London (1975).

55. J.M. Langer, U. Ogonowska, and A. Iller, Inst. Phys. Conf. Ser. 43, p. 277,(1979).

56. D. Curie, Luminescence cristallinc Dunod., Paris (1960)

57. Janusz E. Dmochowski, J.M. Langer, Z. Kalinsli, and W. Jantsch, CdF2:In A Critical Positive of the Toyozawa Model of Impurity Self-Trappimg., Phys. Rev. Lett. Vol. 56, p. 16, (1986).

58. Y. Toyozawa, Solid State Electron. Vol. 21. p. 1313, (1978).

59. R. Kubo, and E. Hanamura, Relaxation of Elementary Excitatons, Springer New York, (1980).

60. А. С .Щеулин, Д. E. Онопко, А. И. Рыскин, Электронная структура метастабильных центров в полупроводниковых кристаллах CdF2:In, CdF2:Ga., ФТТ, т. 39, № 12 с. 2130, (1997).

61. Д. Е. Онопко, А. И. Рыскин, Структура метастабильных центров атомов III группы в кристаллах IV VI., ФТТ т. 39, № 12, с. 270, (2000)

62. A.S. Scheulin, A.I. Ryskin, К. Swiatek, J.M. Langer, Phys. Lett. A, in press.

63. A.C. Щеулин, Э.В. Милоглядов, А.И. Рыскин, Д.И. Стаселько, И.И. Бучинская, П.П. Федоров, Б.П. Соболев, Опт.и спектр., №84, р. 3, (1997).

64. S.A. Kazanskii, A.I. Ryskin, V.V. Romanov, Paramagnetic susceptibility of semiconducting CdF2:In crystals: Directevidece of the negative-U nature of the DX-like center., Appl. Phys. Lett. Vol. 70, p. 1272, (1997).

65. C.A. Казанский, А.И. Рыскин, B.B. Романов. Парамагнитная восприимчивость аддитивно окрашенных фотохромных кристаллов CdF2:In, ФТТ т. 39, №7, с. 1205, (1997).

66. A.S. Scheulin, A.I. Ryskin, K. Swiatek, J.M. Langer, Deep Shallow transformation of bistable centers in semiconducting CdF2 crystals.,

67. Phys. Lett. A, Vol. 222, p. 107, (1996).

68. R. A., Linke, Tineke Thio, J. D. Chadi, and G.E. Devlin, Diffraction from optically written persistent plasma gratings in doped compound semiconductors., Лда/. Phys. Lett. Vol. 65, № 1. (1997).

69. A. Suchocki, B. Koziarska, T. Langer, J.M. Langer, Appl. Phys. Lett. Vol.70. 22.(1997).

70. A. Nahata, C. J. DiCaprio, H. Yamada, A.I. Ryskin, A.S. Scheulin, R. A. Linke, IEEE Photonics Technology Lett., Vol. 12, 11, (2000).

71. P. Бьюб, Фотопроводимость твердых тел. Москва, (1962).

72. S. A. Kazanskii, D. S. Rumyantsev, and A. I. Ryskin Ionized donor pairs and microwave and far-infrared absorption in semiconducting CdF2>, Phys. Rev. В Vol. 65, p. 165214, (2002).

73. Г. В. Козлов, Измерение показателя преломлениядиэлектриков в миллиметровом диапазоне волн., ПТЕ, №4, с. 147, (1971).

74. А. А. Волков, Ю. Г. Гончаров, С. П. Лебедев, Субмиллиметровый спектрометр Эпсилон на основе ламп обратной связи Электрон.,

75. Электрон. Техника. Сер.1 с. 38, (1984).

76. A. A. Volkov, Yu. G. Goncharov, et. Al., Dielectric measurements in the submillimeter wave-length rigoin., Infrared Phys. Vol. 25, p. 369, (1985).

77. Н.А.Ирисова, Метрика субмиллиметровых волн., Вестник АН СССР., т. 10, с.63, (1968).

78. А. Е. Каплан, Об отражательной способности металлических пленок в СВЧ и радиодиапазоне., РЭ., № 10, с. 1781, (1964).

79. Р. Д. Белл, Введение в Фурье спектроскопию., Мир, (1975).

80. F. Gervais, High-temperature infrared Reflectivity spectroscopy by scanning interferometry. Academic Press. (1983).

81. Gast, The measurement of high temperature sample with IR Fourier spectrometers. Bruker report FT-IR application note, 9, (1980).

82. Л.Д. Ландау, E.M. Лифшиц, Теоретическая физика., т. 8, Москва, Наука, с. 624, (1992).

83. Е.А. Туров, Материальные уравнения электродинамики., Москва, Наука,с. 157,(1983).

84. В. Velicky, The use of the Kramers-Kronig relations in determing optical constant., Czech. J. Phys. bll, p. 787, (1961).

85. J.Petzelt, S.Pacesova, J.Fousek, S.Kamba, V.Zelezny, V.Koukal, J.Schwarzbach, B.P.Gorshunov, G.V.Kozlov, A.A.Volkov, Dielectric spectra of some ceramics for microwave applications in the range of Ю10 1014 Hz Ferroelectrics 93,, p. 77, (1989).

86. M. Борн, Э. Вольф, Основы Оптики., /под ред. Г.П.Мотулевич, Москва, Наука (1970).

87. Л. М. Бреховских, Волны в слоистых средах., Изд-во АН СССР с. 502, (1957).

88. R.H. Liddane, R.G. Sachs, Е. Teller, OnThe Polar Vibrations of The Alkali Halides., Phys. Rev. Vol. 59, p. 673, (1941).

89. P. Debye Polar molecules., New York, Dover, p. 172, (1945)

90. П. Дебай, Избранные труды., Наука с. 560, (1987).

91. В. Szigeti, Trans. Faraday. Soc., Vol. 45, p. 155, (1949).

92. B. Szigeti, Proc. Roy. Soc. (London) Vol. A204, p. 51, (1950).

93. Brent Weddin and Miles V. Klein, Infrared Absorption of the Hydroxyl Ion in Alkali Halide Crystals, Phys. Rev., Vol. 177, p. 1274, (1969).

94. Harish Bahadur, Hydroxyl defects in germanium-doped quartz: Defect dynamics and radiation effects, Phys. Rev. B, Vol 52, p. 7065, (1995).

95. R. Gonzalez and Y. Chen, Diffusion of deuterium and hydrogen in doped and undoped MgO crystals, Phys. Rev. B, Vol. 26, p. 4637, (1982).

96. B. Koziarska-Glinka, A. Barcz, L. Arizmendi, A. Suchocki, Second metastable DX center in CdF2:Ga crystals, Phys. Rev. B, Vol. 61, p. 9295, (2000).

97. Основные результаты опубликованы в следующих работах:

98. В. В. Каспаров, «Панорама диэлектрического отклика самокомпеисированного полупроводника CdF2:In» Тезисы конференции: VIII Всероссийская школа-семинар «Физика и применение микроволн» Звенигород, Московская область (2001).

99. В. В. Каспаров, А. А. Волков, А. И. Ритус, «Панорама диэлектрического отклика самокомпенсированного полупроводника CdF2:In» Известия академии наук. Серия физическая, т. 65, № 12, с. 1760-1763 (2001).

100. В. В. Каспаров, «Дисперсия диэлектрических свойств самокомпснсированного полупроводника СсШ2:1п» Тезисы конференции: ХЬУ научная конференция Московского физико-технического института Москва-Долгопрудный (2002).

101. В. В. Каспаров, А. А. Волков, А. И. Ритус, Инфракрасная спектроскопия мелкого уровня в примесном полупроводнике С(Ш2:1п,Са. Известия академии наук. Серия физическая т. 66, № 12, с.1817-1719 (2002).

102. В. В. Каспаров, А. А. Волков, А. И. Ритус, Фотоиндуцированная динамика примесных центров в кристалле С(П?2:Са Тезисы конференции: IX Всероссийская школа-семинар «Физика и применение микроволн» Звенигород, Московская область (2003)

103. В. В. Каспаров, Г. А. Командин, А. А. Волков Диэлектрические потери во фторидах в области подфононных чатот., Материалы международной научной конференции «Молодые ученые 2003», Москва (2003).

104. В. В. Каспаров, А. А. Волков, А. И. Ритус, Фотоиндуцированная динамика примесных центров в кристалле СсИ?2:Са, Известия академии наук. Серия физическая, т. 67, с. 1763 (2003).