Влияние температуры и давления на оптические свойства кристаллов типа THnS2 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ л л ИНСТИТУТ ФОТОЭЛЕКТРОНИКИ

РГ 6

* На правах рукописи

, г. ■

I и -

БАЙРАМОВА ЭЛЬМИРА МАМЕД кызы

УДК 621.315.592

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ ТИПА

ТНпЯ*

01. 04 10 — физика полупроводником и диэлектриков

01. 04. 04 — физическая электроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

БАКУ — 1994

Работа выполнена в Институте Фотоэлектроники АН Азербайджана

Научные руководители:

— доктор физ. — мат. наук, профессор АЛЛАХВЕРДИЕВ

К. Р. - :

— доктор физ. — мат. наук МАМЕДОВ Т. Г. Официальные оппоненты:

— доктор физ. — мат. наук, профессор ДИРОЧКА А. И.

— доктор физ. — мат. наук, профессор ГУСЕЙНОВ Э. К.

Ведущая организация: Институт Стали и Сплавов г.

Москва

Защита диссертации состоится 1994 г.

в 10. 00 часов на заседании специализированного совета Н — 004. 25. 01 по присуждению ученой степени кандидата физико-математических наук Института Фотоэлектроники (г. Баку, ул. Ф. Агаева, квартал 555, зал заседаний)

Автореферат разослан 1994 г.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ИФ

Ученый секретарь специализированного

Д. ф. — м. наук

НУРИЕВ И. Р.

- з -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

о ■ .

•з з в

Актуальность темы. Слоистые полупроводники группы А В Сг (где А - Т1; В - Ga, In; С - S,Se) занимают особое место среди полупроводников с оильноанизатропной структурой' благодаря ряду уникальных свойств, делающих их перспективными, для практического применения в качестве приемников лазерного излучения, нелинейнооптических преобразователей, реперов давления и т. д.

■ Интерес к исследованию физических свойств зтого класса соединений значительно, возрос в связи с обтпугяч^’м т> чях при í.wÍvI'üom Д'.іі-.т-'ііии низкотемпературного фавоного iif[•входа (<TU) б сегнетоэлектрическую фазу, которому предшествует ФП в несоизмеримую фазу (1983 ) и ФП при гидростатическом давлении и комнатной

О

температуре (1978 г). • ■ ’

- Применение методов о этической спектроскопии nfüí низких температурах и под давлением к анизотропным полупроводникам типа TlInS позволяет сделать вшоды о симметрии кристалла в различных фазах и характере ФГІ; идентифицировать межслоевые колебания; ое>° наружить ФП; сделать выеод о характере трансформации сил связей в кристалле при ФП; получить информацию о процессах взаимодействия возбуждений с колебаниями решетки и их изменениях при ФП.

Исследования фононных и электронных спектров смешанных кристаллов позволяют: значительно расширить диапазон внешних воздействий.на кристаллическую структуру,, сделать выводы о влиянии изовалентного замещения на точку ФП и о влиянии разупорядочения на процессы взаимодействия колебаний рететки с электронным возбуждс-

KJÍCM. . .

К началу наших исследований в литературе были недостаточно изучены низкотемпературные спектры КРС кристаллов TlInS2. особенно в их низкочастотной области. Интерпретация обнаруженных особен ноотей трін^форг/лгли фононного спектра с температурой не согласо-

вывалось'с представлениями о характере сегнето'электрического ФП в Т11пБ , отсутствовали данные о влиянии одноосного давления на спектр КРС этих кристаллов вблизи низкотемпературных ФИ.

В литературе отсутствовали также данные о влиянии высокого ' давления до 6 ГРа на спектры КРС и спектры краевого поглощения света кристаллов Т11пЗг и смешанных кристаллов на их основе.

Цель работы. Цель настоящей диссертации состояла в установлении особенностей трансформации • оптических свойств кристаллов ТПгй вблизи низкотемпературных ФП, под действием высокого давления до 6 ГЛа и изовалентного замещения атомов индия на атомы галлия. . ' ' : ’ •

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующее основные задачи: ■ ' • • ■ ■ .

1. Провести поляризационные" исследования спектров КРС в ин-*■ тервале 4,2 - 300 К в том- числеи при одноосном давлении ;

2. Установить особенности трансформации спектра КРС кристал-

■ лов ШпЗ7 в этом интервале температур и сделать вывод о,

характере ФП в сегн«тофазу' в этих кристаллах и возможных

• , ,пространственных групп симметрии ; .. •

' 3. Исследовать влияние, высокого давления и изоморфного’заме-

тгния 1й '- 6а на‘спектр КРС кристаллов.ТИпБ^ . Установить особенности в трансформации характер сил связей в этих / кристаллах под действием вышеуказанных воздействий.;

4., Изучить- температурное поведение- спектра . люминесценции

• .кристалла Т]ГпБ г и выявить- особености обусловленные ; наличием в кристалле низкотемпературных <Ш; . •' ' .

5. Исследовать влияние высокого давления и'изоморфного замещения 1п - ба на оптические свойства кристаллоз Т11пЗе . . вблизи края их фундаментального поглощения.

• - 5 - • 'Г •

а . . ' . ■

Научная новизна работы. В результате проведенных исследований

впервые получены следующие наиболее важыё результаты:

1. Показано, что обнаруженные особенности трансформации спектра ' КРС кристаллов И 1гйг при низких температурах возгорание большого числа новых мод. при Т < 216 К, некоторые из которых проявляют специфическую температурную зависимость,• согласуются с представлениями о наличии в кристалле Т11пЗа несобственного сегнето-электрического ФП, которому предшествует ФП в несризмеримую фрзу.

2. Исследованием влияния одноосного давления, в направлении

перпендикулярном слоям на низкотемпературный спектр КРС .кристаллов Т11п5, показано, что температура ФП в несоизмеримую фазу повышается со скоростью сЛЧ/Л’ ~ 0, 4 К/ГЛа, ’ •' '

Определено значение комбинации некоторых параметров термоди- • намичеекого потенциала. ' .

3. Установлены отличительные особенности температурного- по-

ведения спектра ляминисценцки Т1(г.Я2 , обуо/.орленные наличием в кристалле низкотемпературных ФП- ■ ' . . . .

Показано, что в окрестности -И! кристалла в сегн,етоі<лектри-ческу» фазу темперагуріш зависимость пикр люминесценции,

обусловленного распадом свободных экснтснов' определяется вкладом теплопого расииронич реа^ТКИ £ рЄйуліТИруЮ’.:;ЄЄ «вменение ширины с-апрешеННОЙ ."СНЫ. ■ ■

Л. Ус. . ; .. -отличителъиые особенности порестропки спектра

КРС кр!!с7-ілл.Г-’¡¡Ч! дакченнлх гплоть до 6 ГГга, сви-г»т<'льстг;;.'ь',:й:е о чллччк’л :~Л кристаллов 7ПпЗг и скрес»аэсти лав-Л---НИЙ ■ О. “5 П!а. 1,0 і'Гм, 1.7 ГПа, 2,7 ГЛа и 4,7 ГПа.

Оіір' Д.-'ЛО.Ч. Х'!раКГс р 1!1'рес.'[,0-.Я<И сил сеж-.-:! при ЭТИХ -М1

*

Ь. Показано, что длинноволновое крыло оптического поглощения в смешанных кристаллах T1 In^Ga^ во всем исследованном интервале давлений подчиняется правилу Урбаха, параметры ' которого испытывают аномалии, обусловленные ФП . '

Расчитаны вклады аномалий параметров правила Урбаха в результирующие скачки "урбаховского" края поглощения при -Ж

Установлено, что увеличение замещения In - Ga в кристаллах ТПп^Еа Зг приводит к росту критических давлений ФП.

б. Установлено, что при замещении In - Ga в кристаллах TlInSe изменение константы б'о, характерезующей величину экситон-фонон-ного взаимодействия, связано с дополнительной локализацией экси-трна, обусловленной разупорядочением решетки. . ■

Практическая значимость. Полученные в работе результаты о влиянии температуры и давления на частоты КР активных фононов, и электронные спектры слоистых полупроводников типа TllnSj, «алии для понимания физических процессов, ..происходящих в нигкораэморных пелуирэъодниках и могут быть использованы для создания на их основе оптоэлектронных устройств и выяснения возможности работы этих устройств в условиях высокого давления.

,• На защиту выносятся следующие основные положни* '

1. Характер трансформации фононного спектра кристаллов TlInS3 с температурой: возгорание с понижением температуры ниже 216 К

большого числа новых фононных мод, квадрат частоты некоторых иг которых линейно изменяется с температурой в определенном интервале температур Т Tj - описывается в рамках термодинамической теории ««-•СОеТГ.еИННХ С1-'"НеТОЭ.Т?КТрК-1еСКИХ >Н1, Которым предшествуй;• ■I'll в несоизмеримую фазу. .

Под дойотоиом одпооотпого даплолия, ПрИЛОЛСИПОГО л НЛП-

равлении, перпендикулярном слоям кристалла Т11п32 температура ФП в несоизмеримую фазу повышается со скоростью 0,4 К/ГПа.

3. Температурное поведение максимума спектра люминесценции кристаллов Т11пЗ^ , обусловленного распадом свободных зкситонов, проявляет аномалии Еблизи температур ФП кристалла в несоизмеримую и сегнетоэлектрические фазы, причем в окрестности ФП в сегнетофа-зу оно определяется превалирующим вкладом теплового расширения в результирующее изменение ширины запрещенной зоны.

• 4. Характер перестройки спектра КРС кристаллов Т11п32 1 под действием давления до 6 ГПа, свидетельствует о наличии ФП в этих кристаллах в окрестности давлений 0,75 ГПа; 1,0 ГПа; 1,7 ГПа; 2,7 ГПа и 4,7 ГПа. « ' _

■ о * ■

5. Длинноволновой хвост оптического поглощения в смешанных

кристаллах Т11пя ба,,^^ в интервале давлений 0-6 ГПа подчиняется правилу Урбаха, аномальное поведение параметров котор<©-о свидетельствует о- наличии ФП в этих кристаллах. -

6. Замещёнгие в кристаллах Т11пЗгиндия галлием приводит к

росту давлений ФП. ■ '

• \ * *

У. Изуенение в Т1;пл с ростом замещения 1п - йа

Л. характеризующей ««‘«»•мну .•.•ксити'!- г-'нонного кйшмо-д^иотгих связано с дополнительной локализацией экоитонэ, которая, обусловлена .разупорядочением решетки.

* • . •

кг.УК:.‘.бОТМ.

« У!-сютп результата раооты докладывались и обсуждались на лХУШ - >.ХХ |'КГ'годш.'х совещаниях Европейской Группы Исследований ¡¡¡■и Высоких I-Граниня, Бордо, 1990 г; Греции, Солоникк,

^''рОайджчч, !!*-.у. 1992); IV ^тдунароглоГ. кон | •рениии

* - 8 - . '■Высокие давления в физике полупроводников (Греция, Порто Каррас, 199ir), 9-ой Международной'Конференции "Тройные и Многокомпонентные Соединения'1 ( Япония, Иокозама, 1993г), на научных семинарах Института Физики и Институте йотоэлектроники АН Азербайджана. •

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 8 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация постоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы.

Содержание диссертации изложено на -tlt? страницах машинописного текста, включал Ь таблиц, Л2 рисунков. Список использованной литературы насчитывает Иб наименований. .

Содержание работы. ' ■

Во введении обоснована актуальность темы, изложены цель и задачи исследования, показаны научная новизна и практическое значение работы, приведены основные задаваемые'положения и практическое значение работы. Кратко изложено основное содержание работы.

■ ‘ » - . • ' .

Первая глава носит обзорный . характер. В ней систематизированы

сведения об особенностях Кристаллической структуры, электронных и колебательных спектров слоистых кристаллов. типа П1пЗг . • '

Проведен обзор экспериментальных работ, посвященных исследованию оптических свойств этих кристаллов при низких температурах к высоких, давлениях, а также ФП в них под влиянием этих вор.- ~ действий. '

Нгк-юано, что к началу о настоящих исследований результаты изучения колебательных спектров кристаллов типа TI Jr62 пн-•герщ етироЕчлись с точки зрения' наличия в них собственного сег-¡ктоал'-чггри'¡некого 'HI, что противоречило данШ:'м пейтро'нн^ ;¡;r¡:raK гпонни/ иссл'-ди'.ачпй. Mtei-f.wcsi в литературе результат!-! не-'

. - э -

следований спектра’ люминесценции кристаллов TlInS2 не затрат1 вали область >И1 ! , •

Влияние давления на спектри KFC кристаллов TlInS2' было изу-чоно лишь в диапазоне 0 - 3 ГПа, йлияние давления на форму края поглощения эту. кристаллов - в диапазоне 0 - 1-.2 ГПа.

Отсутствовали дачные влияния изовалентного замещения In - Ga в кристаллах ТНпЗ^ на оптические свойства и давления ííl в этих кристаллах.

Б конце пєреой главы формулируется постановка задачи.

Во второй главе описаны экспериментальные методы ’исследования спектров КРС кристаллов TlInS^ при низких температурах, в том числе под действием одноосного давления, а тага» оптических свойств, этих кристаллов при давлении до 6 ГПа. 'Кратко описана методика изготовления образцов для исследований. ' * 1

ft ■+ ' • ' О ■

Спектры КРС возбуждались линией Кг лазера ( А 5471 А ) пошлостью - 45 мВт. Регистрация спектров осуществлялась с помощью спектрометра ДОС - 24. При записи спектров использовалась система счета фотонов. . ■ ■

Низкотемпературное измерения проездились с помощь» криостат-ной системм "УТРЕКС" со стабилизацией температуры с точностью

0.01 К в интервал? 4,2 - 300 К.' ,

Описан манипулятор, позволяющий исследовать спектр КРО при низких температура}: под действием одноосного давления.

Пригедена методика исследования оптических свойств кристалле» в алмазной Knvep*» високого давления в интервале давлений 0 -С П1, о " .

В ". регьей главе приведены результаты поляризационных иссл,-

довачн;1 с.чектров КРС и лгаинесценции кристаллов TlInS^B интервале т-'М'ї^ратур 5,5 - 290 К в том числе под действием одноосного да©

РЛОППЯ. -

П[-.'2лД‘'НС соотнесен;:!? полос по 'типам симметрии. Сп/^ана т;-''-?'-.J.-'.p с:;и:трэв Ш'С крютаялеь TllnS«, ¡¡; оисх:/ • ти гри

■ - it) -понижении температуры.

Приведены значения частот и симметрия КР-активных фотонов и кристаллах ’ШпП.при температурах 290 К и 4 2 К, проведено сравнение.* с результатам;' других авторов.

Показано, что кристаллы TllnS^ остаются центросимметрнчными по крайней мере до температур, близких к температуре ФП в несоизмеримую <}мау (Т^) .

В окрестности наблюдается возгорание больного числа новых фанонных мод, что согласуется с результатами теоретического анализа, свидетельствующего, что при ФП TllnS^ из высокосимметричной фазы в несоизмеримую следует ожидать в спектре КРС уч^ті е-рония числа фононних мод.

' Показано, что квадрат частоты возникающей низкочастотной моды с 1 - 11 см" в несоизмеримой фазе линейно! изменяется с температурой. однако в нуль не обращается, что является характерным, согласно теоретическим представлениям, для вновь возникающих мод.

• Показано, что согласно результатам феноменологического анализа в несобственных сегнетоэлектрик;;х типа TlInS2 температурная-зависимость типы ’ '

• . И>* - їли + const ( Т - Тс ) (і)

должна наблюдаться для вторич-гай моды, обуславливающей в отих кристаллах появление спонтанной поляризации. Такими модами, как следует из результатов исследований может являться мода с \) " 37 см ' при Т - 150 К. '

Таким образом показано, что все обнаруженные особенности трансформации опекгра FJC кристаллов Тіїпо^с температурой согласуются с представлением о наличии п кристалле несобственного сег-нетоэлектричеокого ФП, которому предшествует ФП з носоигмеримун фазу. '

й:сп->р!'.№'’1!тсиі! НО ШучеНО влияние ОДНООСНОГО даІ'ЛеііИЛ Ь Н:Ш-

раьлі нии, перпендикулярном слоям кристаллов TlInS3 , на спектры КгС '-'тих кристаллов вблизи температур c>IL Проведен анализ выражк-

•- 11 -

ния для плотности термодинамического потенциала кристаллов типа Т11п5, и получено выражение опксивагпре ем°!ц°шга ! 'ИТ г

Я-.--.' -г 1^);* 7'‘.ГЛ^:'/ ' С-.,1’~ : Г'*!М.

- Т;

б'гг V &35

(2)

ьдись: - компонента тенгора механического напря.талиия;

С35 - упругая констаита; ^ - константа взаимодействия амплитуш параметра порядка с тензором смещения.

На рис. 1 приведен спектр КРС кристалла ТПпо^ при различных тем"ературах и приложенных давлениях. Возгорание новых фотонных мод., обусловленное ФП кристалла в несоизмеримую Фазу под действием приложнных напряжений регистрируется при более высоких температурах: Л; / с!Р^ -с 0,3 г 0,5 К/ГПа.

“ значение упругой

Используя известные для кристалла П1п32

3,9-10,,вдин/см* с учетом - Т

константы С33 =

К при

(эг1 = 500 кГ/см* (рис. 1) с помощью вырам?ния (2) молю оценить

значение Ь,/с< - 1. ьС- 10е" см/сек * К.

Б г-лг.те’к'пкл гл :вы привсд-'ны результаты но';лет->:'а"и* ~о.1Ль.рГТу;.!;)Г{ спектров Л1""4!е::ц‘-н]!:!;! криота-лло”. Т1 п:", , г

О ’

дч''’М!;х ллнг/'л 47'.о Л :П ион.л.л р;

МОСТИ ПО.ПГЯ!:ИИ ИИЛ'.-Г, *■! ИИ>-ЛС1 ^МШ1;! Щ,Им-',Л';

О^-ч.чру'^но, чт'*> спектр да.«1!нес1;*_*нц;!н при Т - 5,;.'

I1;- гр с ’':.:;с/‘'у'‘прл :) 1 :;. Г Г -Г? 1.

т.' . о •-.<(- мг. •> с-:-> --.г» ,

'2 .......- " "з ’ *' •

П М'1'- с ‘.у 'Л •■кос!:.'''!;' ."лчг.л ; ^

:гл ; :*

Сч'. т.

- 12 -

Рис. 1 Спектры КРС кристалла TlInS2 при

. различных температурах и приложенных

дав.гс:':!ях

при Т = 5,5 К не исключено, что природа этой полосы может быть связана с образованием в кристалле экситонных молекул.

Прослежена динамика трансформации спеетра люминесценции. В интервале температур 20 100 К в’спектре люминесценции отмечена

широкая полоса с энергией ~ 2,36 эВ г.ри Т « ГО К, которая обусловлена наличием в кристалле нелокальных дефектов, например, разупо-ридочения или деформации реиетки.

lifjn і ' і 00 К спектр ."л /ii’uiс схараґ "'ризуется наличием лишь полосы, обусловленной распадом свободных зкечтонов. В интервале температур 140 К <■ Т < 1S9 К рнергптическиея положения линии люминесценции изменяете}; со скорость» ■* - 1-10 эВ/К/ При температурах сег'нетоэлектрических ifl И <Ш В песоизкоримую фазу скорость едсига линии люминесценции с температурой резко изменяется.

Показано, что в окресности № кристалла -в.' сегнотоэдактри-ческую фагу. С 104 К <■ Т ■- ГСб К ) температурная зависимость люминесценции, обусловленная распадом свободных экситонов,. определяется еклгідом теплового расширения решетки-в результирующее изменение сирины запрещенной зоны кристалла, ' ч .

• і

Б четвертей глагз приведены результаты влияния давления дс б. Г Па при Т - 300 К на сп^стгн КРС и оптического поглощений смешанных кристаллов ТІ Iпя Gaf xSt составов Х-1; 0,9*; .¡Э, 4., '

Проведен анализ ьлиянил высокого давления ; на .спектр .КРС

еильноаниоатропнкх кристаллов. Изучено влияние давления на спектр

КРС кристаллов Т11пЗг (рис. 3) ■' ■

Приведены значения сдеигоык параметров = ( 1/V;) d Л/dp в интервале давлений С - 6 ГПа для всех фенонных мод.. Анализ значении едвигошх параметров пггнолил отнести колеб:..:Г.я с часто-

-I -і ,

тами О см и 57,в см при атмосферном давлении к мехслоськм '^Х'.-У-Л'Ли-ЛЧ. -Ча ТрИР ТеТ г окресноетн ЯСЮ СМ ОТВЄТСТіЄШШ колеба-ик і і 11 - внутри ш!иош:л,і группы ¡n^S^.a за взаимодействие ионов Г1+ і: і!“;;'.''!.-;•? - мода с ~1 -21 см" . .

тр-нцчтелвні:?. знак для попонных мод с частотами 21,0 ем '. .• ?3,3 см 2 инт-ріале давлений 0 - 0.46 ГПч как и в

2.5 і

•. TllnS2

• 4765А exc.

♦

Є

cû

ft*

-s:

9

О

2.4-

» • в .

J________________________L.

o 100 200 300

r ¡6

o>

Tvio. 2 Тсмії'.’^атуїчі.гіл гігдїмїсіімость m;j:'.\u*muí

ІИ a КС И Nty MO ; î ГШКО 4 .’I ri МШ ! v.J СI [C* Я ! і і : і I.

. - -15 -

других кристаллах с цепочечной ( So, Те- ) и слоисто!! ( 3^ )'

структурой',!! обусловлен, НО-ЕИДИМОМу, УЛ-ІИКСНИЄМ СООТЕОТСТЕУК.^НХ этим колебаниям связей за счет их деформачии под давлением.

Показно, что г-н.ччочия f'i для когл тютім фононных мод из- . мсн:!»ггся і- окр-снссти діівлуняй 0,7Л ГПа ( Т’П I - і і ), 1,0 I’iia

( Uii II - III ), 2,7 Г ¡la ( 'ffl IV - V ) и 4,7 ГНа ( Фїї V -VI ).

При этом, хотя в этой области давлений спектр КГС кристаллов TllnSz ранее- ¡’.ручался, наряду с возгоранием I! окреснссти ill I -

- II. ф'нонпой моди -J -- 30,3 см ' , расцепление, фенопной моды

-J -,82,5 с!,Г с возгоранием в окреснссти ‘МІ П-- III фокояннх -і -і

мод с частотами 27,2 см , 48 см , вперш? зарегистрировано в

окреснссти <Щ II -¡II появлонио норих мод с ч-чстота;.:и .<?3 см‘і , -1-і '

із- см и :4ч ем . Да.нян-йжи рост давления приводит наряду с изменениями значений fi к исчезновениям в окреейобти Р ~ ’,7 Г Па ’ - < ' і фзнонгих мод с частотами 72 и 92 см ; в скреености Г - 2,7 ГПа -

Лсноннкх мод с частотами 137 и 1 Со ем , в скреености Р.- 4,7 1’Па

- фОНОННОЙ моди с ■) - SO см ' . ■’ ' . • •

Используя »нп'.-лшя изотермической схима'чіос'їи g«- TllnS t з фазах I -111 определены значения кодових параметров Грюнайзена

Гі -

I

в этих '.¡азах, прсележи характер изменения сил связей m>.*! Til

Полоси с частотами '30,8 ем* и 64,3 см"’ , возгорание которых отмечено при 'HI I II ( рие:3 ) и Характеризуйся значениями

• , • - I

.параметра Г:Г'НаизіЧіа ( Г *»-2,7 для моды V = 30,8 см и Г -- 20 ДЛЯ ■)> = 07,8 см’) близкими к знаниям. полученным для межлоепых колебаний. Г«ТО МО.Г.еТ ярлятся свидет^лоствсм того, что эти моди

іакх° ОЗуСЛОВЛОНК колебаниями слоев ІСГііС единого целого относительно друг друга, гхолая траііс'іор;,низ ко частотно го /чз"тка

■І ■ V .’З'То '.чт-ра -¡алас-г и при низтоіемп'/рзлурнсм <ІП

о , .

к: и ■ іл.'а :• ■■лгозкгрнчоск/г.-) Фазу, которым со:ч о зо'•'лает с я

у..,,-,м он з л1' ■:••: т -! р но и ячеикн вдоль осп 0 . :>л; оО:п;:е

закономерное г и и-'м ■нения ¡’гнойного спекіра при ■!:! год давленном и

:'ие. З Барическая ь«і?иоі:мость частот КР актипних мол ь кристалле Т11пЗг .

...... 1? -

при низких температурах- позволяют■заключить, что фази высокого давления по отнойекию .к'¡{азе I характеризуются кратным увеличением размеров элементарной ячейкл вдоль оси С .

Показано, ч'хо- при I - II и II - 111 перестройка структуры приводит к ".ослаблению сил межслоевого взаимодействия, однако во всех фазах велик вклад ионно-ковалентных сил в межслоевое взаимодействие. Связи, ответственные за взаимодействие ионов Т1+ е цепочке ослабляются при ОТ I - II и ужсточаотся при ФП II - III. Следует отметить, что в фазе II эта связь является наиболее "рыхлой". ФП III - IV сопровождается ужесточением связей внутри тетраедра 1г£«, , сГЕ целом дальнейший рост давлений приводит к умень-иени» анизотропии сил связей.

Аналогичные исследования, проведенные на кристаллах TlIn^Gq,^ Tlln свидетельствуют, что природа ФП в кристаллах со струк-

турой типа TlInS2 ( х=0,0,1 ) и типа TlGaSa (х=0,4) различна.

Рост концентрации 1п в TlIn^GaS^co структурой типа TlInS^ приводит к росту давлений ФП .

В заключении главы приводятся результаты исследований оптических свойств кристаллов TlIn^Ga^ составов х — 1; 0,9; 0,8 и 0,4 вблизи края их фундаментального поглощения при Т = зсо К в интср:«?.//.* дап.»очий О - G ГПа ; ' ' -

Искапано, что в исследованном интервале давлений форма длинноволнового хвоста оптического поглощения этих кристаллов подчиняются правилу Урбаха. . - ■

' . с< = ,С<0ехр [ &/kT ( h-J - E0)i (3) .

& -.коэффициент поглощения; сХд, Е„ - параметр!i характеризуй::^1 кристалл; G - параметр 'характеризующий размытие края поглощения.

В качестве примера на рис. 4 приведены зависимости ]по<( h-\) ,р ), построенные для кристалла' Tlln^ Ga^S^ . йда-мЛíu".;;; групп« Зсжискиссет: InxffiNl ,р), кооряиа-ч-ги ггокт'шм которых (Е„ , о(с) psv-лиины для фаз, гцч>»л<?нн!К nnv;j cc'íi'-hií.íi*:*

сисктрог KI’O утих ¡фксголлог.. Пэдоонаг ¡¡»r.^nue пар:-.;1 -тр'и п: а-

.і.: i p.if ) p млі

• . . - 19 - . . ' ^

вила Урбаха согласуется с предсказаны»-теоретически и наблюдаемому экспериментально в случае наличия-: в "урбахсвских'Г кристаллах ФП . ' - ^ • ’ •

Показано, что с уменьшением "х" в кристаллах.’: ТПп^'СЗа со структурой ТПпЗг. давления ФП возростают. '

Определены параметры правила Урбаха в различных фазах исследованных кристаллов и вклады аномалий- этих-. Параметров, в. резулют-

РУЮТ? окачки "урбаховского" края погловкчш’при-ш

Определени значения величины экситон-^нэнного взаимо-"ейегьия ( ч ) в фаз.? I всех исследованных составов. Полученные значения а < Д свидетельствуй о слабости зкситон-фононного взаимодействия в кристаллах Т11п^, 5*, . . •' '

. Показано, чтоизменение значения параметра , обратно-пропорционального величине электрон (зксигон)-¿оконного. взаимодействия, в кр^сг.’шлах со структурой ТПпЗ, при з'Лмеимшн 1п - Сй связано с дополнительной локализацией ?кеитона; обусловленной разу-

порядочением кристаллической решетки. ' . • ' ' '

. * • » • ’ -

‘V '

Основные результаты и выводы. .

I. Анализ результатов поляризационных исследоЬаний спектров .КРО кристаллов Г11п37 показал, что особенности эго' трансформации с температурой: возгорание большого числа не^'х мод при покидании температуры ни.уе Т;, квадрат частоты ряд из которых линейно изменяется с температурой в определенном интерга-е Т < Т: - описьгоа-

0 '' _~ ютоя в рамках термодинамической теории сегнетозлектрических ОТ , которш предшествует несоразмерная фаза.

2. На основании анализа результатов нсм^дог’-'.нгй спектров КТО :'риот'1ЛЛ01: Г! ¡.'¿-2 ьОлп: г. низ к ;!’“мпературни>: -КГпод действием одпо-

о,.:я''Го ,т.,.ь,.-л1!:н О криле,-'!!«" пергтекдигсуллрко слоям кристалла, пек ■ '¡то г-мп«.-рп?у, а !П ь н соизмеримую фазу поьнш -лтся со скеро.'тыо - 0»-1 ГУ!Па. определена-ког.'оннаппя некоторых парэмет—

' . - 2.0 - . ров термодинамического потенциала.

3. Установлены отличительные особенности температурной трансформации спектров люминесценции кристс&лов ТИпЗ., , обусловленные наличием в нём низкотемпературных ФП. Показано, что, в окрестности ФП кристалла е сегнетоэлектрическую фазу температурная зависимость пика люминесценции, обусловленного распадом свободных экеитонои, определяется превалирующем вкладом теплового расширения в результирующее изменение ширины запрещенной зоил.

4. Анализ результатов исследований спектров КРС смешанных кристаллов Т11п^ Ба^ Згпод давлением до 6 ГПа свидетельствует о наличии в кристаллах ТПпЗг ФП при давлении ~ 0,75; 1,0; 1,7; 2,7; и 4,7 ГПа. Определен характер перестройки сил связей при этих ФП.

5. Показано, что форма длинноволного крыла оптического поглощения в смешанных кристаллах Т110$-^ 3^ е интервале- давлений 0-6 ГПа подчиняется правилу Урбахг*, аномальное поведение параметров которого свидетельствуюг о наличии «1'П в этих кристаллах. Определены рклады аномалий параметров правила Урбаха в результирующие скачки "урбахоЕского" края поглощения при ФП.

5. Анализ д.шних исследований спектров КРС и оптического ниглоиеник смешанных кристаллов Т11пвСЗа Засвидетельствует о том что увеличение содержания Са ь твердом растворе приводит к смещению точек ФП в кристаллах со структурой Т11пЗ ^ в область более высоких давлений. * ^ •

• 7. Показано, что в смешанных кристаллах ТПп^ба Б, изменение константы Бо, характеризующей величину экситон-фононного взаимодействии, связано с . дополнительной локализацией зкситона,

обусловленной разуиорядочением решетки. '

Основные результаты опубликованы в работах:

1. Аллахвердиев К. Р. , Байрамоєа 3. М. , Мамедов Т. Г. Температурная зависимость люминесценции кристаллов TllnS^ .

Известия АН Азерб. ССР сер. физ. тех. и мат. наук N 3-4,1990

2. Allakhverdiev К. R. .Bairamova Е. М. .Mamedov Т. 6. ,Onari S. ,

Arai Т. Raman Scattering and Phase Transformation of TlInS2

under pressure / Abstracts of 29 th annual mittinc of EHPRG

Gi.eece, Thesalcmki, 1991, c. 91 . . =

3. Allakhverdiev K. R. ,Bairamova E. M. ,Mamedov T. G. , Arai T. ,0nari S. .Aoyagi K. Raman scattering and optical absorption in layered TlInS2 - TlGaS2 system under pressure. / Abstract of the

О

IV International Conference ". High Pressure in Semiconductor Physics " . Porto Carras, Creece. 1992. c. 53.

/"■

4. Allakhverdiev K. R. ,Baira:nova E. M. , Mamedov T. G. ,Babaev S. S.

Temperature dependens of the Raman activ fonons of TlInS2 main fase transitions./ Buclet of the abstract of the Satelin Conferens of the XXX. annual Mitting of the EHPRG ” Physics of

. the mult і components semiconductors"., Baku, 12 - 14 october' 1992,’ v. 97. p. 79. ■ ' '

5. T. Arai, j. Лоуазі, Y. Maruyama.S. Onari ,K. Allakhverdiev.E. Bairamova Fotoluninescc-nc:; of TlInSa at Low Temperatures. /

, Jpn, J. Appl. Phys. Vol.-32. (1993) 3uppl.a?-3, p. 754-756.

6. Ллл;шу-|’днєі:. К. P. , Байрамова Э. М. , Мамедов Т. Г. , Мамедов Т. С. ,

ШирипокЧ. м. Правило Vj.paxa и фазовые переходы под давлением .

в кри-гг.-шпх системи твердых растворов ТІ Іг^СЦ S, / Препринт

ИІ.Л1! сшч. N 4?0 . с. 19,1993 . ' :

7. Аллахвердиев К. Р.,.Бабаев С. С. ,Байрамова Э. М. ,Мамедов Т. Г.

Ширинов М. М. .Измайлов А. А. Влияние гидростатического давления на спектры комбинационного рассеяния света монокристаллов системы TlInS2 - TlGaS£ . "

Препржт 11ФАН Азербайджана М ,485 , с. 21, 1993.

8. Е. Bairamova, В. Akinoglu, К. Allakhverdiev, Т. Arai, Т. Mamedov. Raman scattering in layer TlIn^Ga S2 under pressure . Turkish Journal of Pysics, September 1993.

Gastarilir ki, T11 ng Ga,.¿S¿kr i s ta 11 ar i nda olan udma faktorunun spektral

• «ililiji Urbach gaydasina tabedir. Lg£<(hi,'p) xatlarin blr nn qruplari ir.flx te I i f u yqun 1 ayrna nogtelari ila 0-6 OPa tazyig atrafinda »»Kar o 1 unmu »dur .

Qeyd olunur kl, kr i stallard»’faia cevriImaljrI mOvcuddur. "Urbach* udmanir qtraginin nati ca * Iqrayisinda o I an Urbach qaydasinin parametr l»r In rolu faza kegidi ila múayyan olunur.

TI 1nS,kr11ta11arda, ontarda mOvcud olan fata kefidlari II« wrtlanan lymin temperatur asililidintn xosu* I yyat l-ar In ln «fkar olunduju gostarlllb.

GostariHb ki, krlstalm seqnetoelektr tk ftnimi faia kecidi »tradir.Ja, alad eksitonlarm da$ilmasi il« »«rtlanan 1 ymine» tens i Jan in temperatur asilili(i krlstalm qada^an olunmu* lomtiitm enll'yinin yekun day i » I k I l y In» »abekanin istilik geni»lanmasinin ta'ilrl m noa)iy?n olunur.

’ . ■ ' » . •' ‘

It oat shown that spectral dependence of the absorption factor in TLIn,

0a,.x S_, er y»ta I « obeys the Urbach rule'. Savaral groups of lnc<(ht?,p) lines with different coinjrjcnct poi.i coordinatas ire found In tha praiaura range 0-6 OPa. • ■ * ' .

• *• . - - .

ItQlndicate that phase transitions occur in crystal. AbhormaI parameter contributions from Urbach rula Into tha respiting Jumpdf Urbach’s apsorptioi edge ara determined at phasa tramformatioria. , * • • . ’

, S _ . . * ,

It.was shown that in crystals T1 InS^temperatWr^e’dependense of luminescence related to phase transition in this crystal«.. ■ . '

Noting that in vicinity phasa transition crystals into segnetoelectrIc phase temperature dependence of luminencence wlch determined contributions from heat pravalented lattice in resalting cha,nge‘ crystal*.