Зонная структура и оптические свойства иодида индия тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Міністерство освіти України

Львівський державний університет . імені Івана Франка

ІчГі?

На правах рукопису

КОЛІНЬКО Микола Іванович

ЗОННА СТРУКТУРА ТА ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ІОДИДУ ІНДІЮ

01.04.10 - Фізика напівпровідників і діелектриків

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

Львів - 1997

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано на кафедрі експериментальної фізики Львівського державного університету імені Івана Франка

Науковий керівник: кандидат фізико-математичних наук,

професор Крочук Ананій Савич

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук,

професор Савицький Володимир Григорович

доктор фізико-математичних наук, професор Ніцович Богдан Михайлович

Провідна організація: Інститут фізики НАН України

Захист відбудеться 9 квітня 1997 р. о 1515 год. на засіданні Спеціалізованої ради Д.04.04.08 при Львівському державному університеті імені Івана Франка за адресою: 290005, м. Львів, вул. Драгомано-ва, 50, ауд.1.

З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Львівського державного університету імені Івана Франка (м. Львів, вул. Драгоманова, 5).

Автореферат розісланий 26 лютого 1997 р.

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради * Г _ Л.Ф.Блажиєвський

доктор фіз.-мат. наук, професор '

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ. Одним із завдань зонної теорії е створення прийнятних моделей квантових процесів, що протікають у твердому тілі. Оскільки експериментальний відгук спостережуваних явищ визначається в конкуренції багатьох процесів та факторів, то побудова певної моделі в фізиці твердого тіла не дозволяє зупинитись виключно на якісній інтерпретації, а вимагає копіткого і точного розрахунку. Визначення електронної структури, яка визначає властивості твердого тіла, логічно обумовлюється тим, що встановлення певних параметрів навіть не гіпотетичних сполук на шляху розрахунку часто є коротшим шляхом аніж експериментальне тестування. У випадку такого складного квантового об’єкту як кристал існуючі моделі розрахунків, а згодом ступінь адекватності опису експериментальних характеристик, обумовлюються нагромадженням певних наближень, які часто визначаються комп’ютерними ресурсами. Крім складності створення спроможної для рішення задачі розрахунку електронної структури існує проблема інформативної обумовленості її результатів, позбавлення їх виключно аплікативного характеру.

Хоча, на сьогоднішній день, в напівпровідниковому приладобудуванні використовуються здебільшого штучно створювані шаруваті планарні структури із складним профілем потенціального бар’єру (збудованого на механізмі контактних фаз чи шляхом легування), існує широкий клас природніх шаруватих сполук, оптоелектронні параметри яких можна широко змінювати. Обидва ці типи середовищ виявляють подібні властивості (анізотропія, виникнення систем двомірних квазічастинок, можливість перебудови зонно-енергетичного спектру). Опріч того, природні шаруваті сполуки є привабливі як об’єкти для вивчення фізики процесів і явищ, невідтворюваних поки що на багатофазних структурах.

Шаруваті кристали родини Аз В? (пр. група Dtjj, до яких належить іодид індію, є сполуками відносно новими і, незважаючи на практичне застосування, характеризуються невеликою бібліографією. Багато їх експериментальних характеристик чекають визначення, зонна структура не встановлена, невідома природа оптичних переходів, не вивчені мотиви кристалохімічного впорядкування.

Представлена робота виконана в межах програм Державного комітету України з питань науки і технологій ’’Нові матеріали функціональної електроніки” за завданням 7.01.03/047-92 та Міністерства освіти України за завданням Фе-732Б. Результати, отримані в даній роботі, були також частиною досліджень за грантами № U1L000 та № U1L200 від Міжнародного Наукового Фонду і Уряду України.

МЕТА РОБОТИ: комплексне теоретичне і експериментальне вивчення зонно-енергетичних та оптоелектронних параметрів, вияснення характеру хімічного зв’язку, ідентифікація оптичних спектрів, виявлення впливу як зовнішньої змінної, так і структурного розупо-рядкування на властивості шаруватих монокристалів іодиду індію.

Досягнення мети вимагало розв’язання наступних завдань:

• проведення теоретико-групового аналізу для просторової групи D\]v побудови симетризованих комбінацій блохівських функцій та зонної структури в наближенні ’’пустої” гратки;

• отримання в аналітичному виді матричних елементів секуляр-ної задачі, алгоритмічної та програмної реалізації обчислення зонно-енергетичних та оптоелектронних характеристик;

• проведення зонно-енергетичного розрахунку та встановлення закону дисперсії В(к), абрисів густини заряду, ефективних мас носіїв, розподілів густини станів діелектричних функцій;

• синтезу об’єктів, дослідження фотоелектронних спектрів та поляризованих низькотемпературних спектрів відбивання;

• огляду впливу дефектності і фотостимуляції на властивості ІпІ.

Наукова новизна:

1. Отримано зонно-енегетичну діаграму іодиду індію.

2. Визначено абриси електронної густини та проаналізовано характер хімічного зв’язку в кристалах іодиду індію.

3. Обчислено розподіл густини станів ІпІ, досліджені фотоелектронні спектри в широкому енергетичному діапазоні (включаючи область віртуальних станів), проведено генетичну та просторову ідентифікацію основних структур.

4. Одержано низькотемпературні поляризовані спектри відбивання (до 28 еВ), для яких виконано аналіз Крамерса-Кроніга. Обчислено спектри діелектричних функцій ІпІ і проведено зонно-енергетичне обгрунтування експериментальних оптимумів.

5. Вивчено фотостимульвані зміни оптичних характеристик в монокристалах іодиду індію.

6. Експериментально виявлено сегнетоеластичний фазовий перехід невласної природи та вивчено вплив дефектної підсистеми на умови існування неспівмірної фази в кристалах ІпІ.

7. Експериментально виявлено ефект генерації другої гармоніки в центросиметричному іодиді індію.

Практична цінність:

1. Створена методика розрахунку власних енергетичних значень кристалів та їх оптичних функцій може бути застосована до встановлення характеристик усіх напівпровідників і діелектриків незалежно від структурного впорядкування.

2. Отримано відомості про параметри іодиду індію, що можуть служити для розробки і вдосконалення методів цілеспрямованого синтезу нових композицій.

3. Запропонована методика для безконтактного контролю якості зразків монокристалів іодиду індію.

З

1. Електронний енергетичний спектр іодиду індію.

2. Теоретико-груповий аналіз для сполук симетрії

3. Аналітичні вирази матричних елементів секулярної задачі.

4. Розрахунок густини станів ІпІ, уявної частини діелектричної проникливості, розподілу зарядової густини.

5. Інтерпретація головних структур фотоелектронних спектрів та спектрів відбивання іодиду індію.

6. Встановлення ефекту генерації другої гармоніки в центроси-метричних кристалах іодиду індію.

7. Виявлення сегнетоеластичного невласного фазового переходу в центросиметричному іодиді індію.

АПРОБАЦІЯ РОБОТИ. Результати роботи доповідалися, були опубліковані в матеріалах і обговорювались на семінарах та конференціях фізичного факультету Львівського університету, Інституту фізики і Інституту теоретичної фізики НАН України, XII Всесоюзній конференції з фізики напівпровідників (Київ, 1990); IX Всесоюзній конференції ’’Фізика вакуумного ультрафіолетового випромінювання” (Москва, 1991); VIII Міжнародному конгресі з сегнетоелектрики (СІЛА, Гайзерзбург, 1993); Міжнародній конференції по люмінесценції (СІЛА, Сторс, 1993); VIII конференції з радіаціоної фізики і хімії неорганічних матеріалів (Росія, Томск, 1993); XXII Міжнародній конференції з фізики напівпровідників (Канада, Ванкувер, 1994); XV Європейському конгресі з кристалографії (Німеччина, Дрезден, 1994); Міжнародній конференції з екситонних процесів в конденсованому середовищі (Австралія, Дарвін, 1994); XI Міжнародній конференції з фізики вакуумного ультрафіолетового випромінювання (Японія, Токіо, 1995); VIII Європейському конгресі з сегнетоелектрики (Нідерланди, Ніймеген, 1995); X Міжнародній конференції з потрійних і багатокомпонентних сполук (Німеччина, Штудгард, 1995) та інших.

ПУБЛІКАЦІЇ. Основні матеріали дисертації викладені в 9 статтях, перелічених в кінці автореферату, б статей написано у співавторстві.

ОСОБИСТИЙ ВНЕСОК. Автором проведено теоретико-груповий аналіз для сполук групи D\\, розроблено методику, створено алгоритми, написані програми та проведено обчислення зонно-енергетичної діаграми, розподілу зарядової густини, розподілу густини станів, спектрів діелектричних функцій. Автор приймав безпосередню участь в проведенні експериментальних досліджень. Інтерпретація отриманих результатів, основні положення, що виносяться на захист, та висновки дисертації належать автору.

Об’єкт ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ. В процесі виконання роботи відпрацьовані методики синтезу, зонної очистки, вирощування та контролю якості зразків монокристалів ІпІ. Розроблена методика обчислення зонно-енергетичних та оптоелектронних параметрів випробувана і довела свою спроможність при вивченні багатьох сполук різної структури та кристалохімічного впорядкування. В роботі застосовувались традиційні оптико-спектральні методи, а вимірювання здійснені з використанням сучасних спектральних установок.

СТРУКТУРА ТА ОБ’ЄМ ДИСЕРТАЦІЇ. Дисертація складається з вступу, шести розділів, висновків, переліку посилань та додатків. Загальний об’єм роботи становить 155 сторінок, включаючи 66 рисунків та 15 таблиць. Бібліографія містить 90 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовується актуальність теми, визначена мета роботи, її наукова новизна та практична цінність, сформульовані основні положення, що виносяться на захист, а також подано інформацію про апробацію роботи, публікації автора, структуру та обсяг дисертації та коротко викладено зміст дисертації по розділах.

У першому розділі розглянено кристалічну структуру шаруватих

кристалів іодиду індію, методи синтезу та очистки сировини і вирощування зразків. Зроблено огляд літератури з експериментального вивчення їх оптичних властивостей (фотоелектронна спектроскопія, спектри поглинання і відбивання, люмінесценції та раманівського розсіяння, 14 дослідження). Будова зонної діаграми Е(к) не встановлена і, як наслідок, відсутні коректні пояснення анізотропії оптичних властивостей, генезису основних спектральних структур.

У другому розділі проведено огляд літератури, присвячений методу нормозбе-рігаючого псевдопотенціалу.

Він містить опис атомних обрахувань; конструкції числових псевдопотенціалів та процедури підбирання аналітичних функцій.

Методика розрахунків та експериментальних досліджень приведена в третьому розділі. Описано процедуру побудови матричних елементів для секулярного рівняння, методику розрахунку функцій електронної густини, ітераційну процедуру самоузгодження, задачі обчислення густини станів та оптичних функцій.

Матричні елементи в базисі плоских хвиль визначались виразом

(кііяік,-) = ^<5кі-кі + 5К(а)УіК(кі, к,-) + ун + ухс> (1)

де кі = к + Єі, к_, = к + Gj, q = Є і — Є,-, 5К(д) - структурний фактор іону типу к, Уц - потенціал Хартрі, Ухс - обмінно-кореляційний потенціал. Для кістякової частини іонного потенціалу отримано точний аналітичний вираз

(Ь + чге„(г)|к> = Е <%Г «Р (-4^) ■ р)

Рис. 1: Кристалічна структура ІпІ

(штрихом позначена примітивна комірка)

Вирази для /-залежної частини потенціалу іону теж отримані в явному виді:

(МДТОІк,-) = -§Рі(соз 0^)71, (3)

де

То =

Тг

4

—У' Г^-

чкі ^ у Оіц

Ап +

Ап-^-№[ (^ (кі к^)

2 а„

1

2а„

4сщ і

Ап+е( -^У-

2ап

2а„

(4)

+

(А:,

І -кі)2 /_1_________________1_

2лп у 2сїд

І 1 (кі - к^2 ( 1 1

4ап і

+ М« { 1 + ) + (5)

2о?я, кіІСу 2йгі V 2скті

(Ц-+Ь*)

\ 4ап

2 V

Ап{щ~Щ+1)+Лп+"‘{^+Ш]

2оуікіку J J

4 кік

■ П=1 '

18а„ 3(*і — Аі)2 (Аг< - ^ )2

+

+

4аІ + An+Nt (

_______3 18ап

у 2а„ + кік3 + кЩ

. , 12а„ б ап 1

Лп 1 1.2 р І..І.. 1

л^1 л-і г^2

З (кі — ^)2 (fcj — &;• )2 ЗЙ-^\] ( 4а ^

к?к? 4аі 2апкікі

(6)

Тз =

А і 12ап | 60аі 120а„ ^ | Ап+я, ^

кк- к2к2 к3к^ І ґ\

ЛіЛ^ гь2 Л,^ у і-Єті

2 олпл.З (и. __ Ь.\2 •>/'1,. Ь.\2

1 6ага 90а„ 300а* (А:, - к/) 3(Ь - /у)

9 і--і.. ^2і-2 г-3Л-3

А А/1»«(;,• л^-

4 а„

аі, Аі, СГе ~ коефіцієнти Бачелета-Хаманна-Шлютера.

В граничному випадку:

ііт % = іу; /ЇС^ + Іфа^у (8)

о 4і^»ап 4а» 2 («і) /

Ііт 7Ї = Ііш 7г = Нт 7з = 0 (9)

>-0 кі,к;-+0 кіуку-* 0

Для опису кореляційної взаємодії застосовувався вираз Кеперлі-Альдера, а в границі високої густини - Гел-Манна-Бракнера. Власні значення визначались самоузгодженим ітераційним чином з застосуванням методів спеціальних точок та демпфірування заряду, густина якого

2 ли ^ 2

РІГ) = 7Г~ аі ]С XIІXI к<) ехр(-гТСт(г - Тд)| , (10)

ищ І=1 п=1 т

де а„(Сто,к) - варіаційні коефіцієнти розкладу функцій Блоха на плоскі хвилі, Гі - об’єм основної області кристалу, гд - дробова трансляція (І?2л -несиморфна група), Изр - кількість спеціальних точок.

Для обчислення густини станів та діелектричних функцій використовувався метод тетраедрів.

Другий підрозділ присвячений методикам отримання і контролю якості об’єктів та проведених експериментальних досліджень.

В четвертому розділі наведені результати теоретико-групового аналізу ДЛЯ сполук просторової групи Dll, по~ будови енергетичної структури ІПІ в наближенні ’’пустої” гратки, розглянено симетрію зони Бріллюена (Рис.2), встановлено правила відбору оптичних переходів (Табл.1), співвідношення сумісності і розклади незвідних представлень в базисах плоских хвиль та симет-ризованих комбінацій блохівських сум.

Табл. 1: Дозволені оптичні зона-зонні переходи для деяких точок і ліній ВИСОКОЇ симетрії ЗОНИ Бріллюена ДЛЯ структур просторової групи £>2h

Точки, лінії Е // а E//b Е//с

Z(T) Z\ —> Z‘2 Z2 J?i —^ Z\ Z2 —У Zl -4 Zi 2?2 ~4 Z2

S st -> s; Si -> St St -4 Sf Ss- -+ St st -> s2-5Г -* 5a+ s2+ -4 5Г S7- st 5Г 5f Sf -* 5+ St -4 S2" S2~ -> S+

А Ді —^ Д4 Д2 -> Д3 Дз -4 Д2 Д4 —^ Ді Ді -+ Ді Дг -4 Дг Дз -4 Дз Д4 —► Д4 Ді Д3 Д2 —у Д4 Дз —> Ді Д4 —> Д2

Е Ei -4 Ei S2 —^ E2 E3 —> E3 E4 —X E4 Еі ->Е4 Е2 -4 Ез Ез -4 Ег Е4 -4 Еі 51 —> S3 52 —^ S4 53 —> Si 54 —у S2

Я (А) Hi ->я4 Нг~>Н3 Я3-+Я2 Я4 -+Яі Ні -4 Яз Я2~>Я4 Я3-4Я1 Я4 Я2 Hi Hi H2 ->я2 Яз -> Яз я4->я4

П’ятий розділ містить результати зонно-енергетичних обчислень. Найменші міжзонні інтервали зонної діаграми (Рис.З) формуються вдалині від точки Г. Ця характерна особливість визначення щілини біля краю зони Вріллюена випливає головним чином безпосередньо з електронної конфігурації ’’десятиелектронних” сполук з їх надлишковою «-електронною парою. Розрахована валентна зона має незначну дисперсію в к-просторі, за винятком ліній напрямлених до центра зони Вріллюена. Отримане значення енергії прямого переходу 1.86 еВ (Ні,» —> Н\,с) добре узгоджується з експериментальним (2.0229 еВ). Вершина валентної зони, однак, локалізована в точці £* (0 еВ), а мінімум зони провідності в точці У (1,82 еВ).

Рис. 3: Зонна діаграма іодиду індію

Результати обчислень діркових та електронних ефективних мас в максимумах валентної зони і мінімумах зони провідності демонструють значну анізотропію. Після відповідного усереднення по певних кутах, залежних від напрямку мас, середнє значення діркової маси Шд в максимумі валентної зони Е* склало 0.117 (тут і в подальшому значення подаються в одиницях маси вільного електрона). Однак в напрямку центра зони Бріллюена (точка Г) і точки S обчислені значення m*h рівні 0.522 і 0.594, відповідно, тоді як паралельно осі z ефективна маса становить 0.118.

Значення ефективних мас електронів визначались в двох точках, а саме в т. Y (1.82 еВ), з якою, згідно отриманих результатів, пов’язана непряма щілина, та в точці мінімального прямого переходу на лінії Н (1.83 еВ). Для точки на лінії Н розраховане значення т* складає 0.247 еВ. Для точки Y розраховані дві ефективні маси: m*L вздовж лінії С і поперечна т*т, які відповідно рівні 2.538 і 0.215. Розрахована маса повної густини станів m*d — (7П*іт*т2)1/3=1.61б.

Одержані розподіли повної зарядової р(т) і деформаційної (5/о(г) густин виявляють струк-туроутворюючу роль ’’інертної” ns2 електронної пари катіона в утворенні (Рис.4) між-шарового зв’язку і стабільності Тії—типу сполук з пониженою валентністю. Абриси свідчать про змішаний іонно-ковалентний характер зв’язку в іо- Рис- 4: Розподіл зарядової густини ІпІ

диді індію. Інші характерні риси: зарядові згустки розміщуються між атомами індію та іоду вздовж напрямку < 010 >; аніон-аніонні орбіталі не змішуються; наявна катіон-катіонна гібридизації із кон-

структивною інтерференцією заряду між іонами індію, які належать до суміжних шарів. Утворені цим зв’язком зигзагоподібні ланцюжки [ІІп] — [ІпІ] пояснюють сильну анізотропію оптичних та механічних властивостей іодиду індію, в якому кожна молекула ІпІ оточена молекулами, орієнтованими протилежним чином.

Аналіз експериментальних спектрів іодиду індію та теоретичних залежностей, отриманих на основі результатів обчислень методом нормозберігаючого псевдопотенціалу, е предметом шостого розділу. За посередництвом обчисленої густини станів та парціальних внесків певних незвідних представлень в електронну густину аналізується будова отриманих фотоелектронних спектрів, визначено тип та участь окремих особливостей Ван Хова.

Серцевинні 4(Дп- та 4«Я-піки (-28 і -15 еВ по шкалі енергії зв’язку) J 20

не відображені (Рис.5) | /г

на кривій N(E), ос- 1

кільки відповідні ор- І ">

біталі були включені |

І ял

в заморожене ядро. '

Структура в області

■20 -J5 -Ш -5 0 Я Ю

-11 еВ пов’язана виключно з чотирьома Рис- 5: Розп°Діл густини станів та фотоелектронні спектри ІПІ

s-електронами галогена, а площа під кривою N(E) для цієї структури точно рівна 1/5 загальної площі валентої зони. Вершина валентної зони в т.Е*(С*) сформована sin, рхІ та руІ станами, що узгоджується з описом станів С% і S4 (0 еВ) в представленні блохівських сум:

Мінімум зони провідності локалізований в точці У (Уі стан) і формується зв’язаними р^-орбіталями індію.

Природа виміряних в широкій енергетичній області поляризованих спектрів відбивання ІпІ (LHeT) аналізується на основі обчислених оптичних діелектричних функцій за методикою Крамерса-Кроніга та розрахованих, на базі псевдопо-тенціального розгляду, комбінованої густини станів та уявної частини діелектричної проникливості для різних поляризацій (Рис.6). Завдяки отриманому теоретико-експериментальному узгодженню (Рис.7,8) основні структури ідентифіковані в термінах к-локалізації та орбітального походження, виявлено переважно внутрішньо-катіонну природу оптичних переходів в області краю поглинання.

Проаналізована роль екситон-них збуджень в послабленні правил відбору для міжзонних переходів та перебудові оптичних спектрів ІпІ в прикрайовій області фундаментального поглинання.

Проведено дослідження фото-стимульованих змін в монокристалах ІпІ, визначені оптимальні

Енергія, еВ

Рис. 6: Розраховані уявні частини єз діелектричної проникливості ІпІ для різних поляризацій світла

Енергіл, еВ

Рис. 7: Уявна частина Є2 діелектричної проникливості ІпІ (Е//а)

Енергія, еВ

Рис. 8: Уявна частина діелектричної проникливості ІпІ (Е//с)

довжини хвиль засвітки, виявлено насичуваний характер процесу диспропорціювання та ефект температурного стирання.

Виявлені нелінійно-оптичні явища, як-то генерація другої гармоніки та лінійний електрооптичний ефект в центросиметричному середовищі опромінених потоками а-частинок ізотопу каліфорнія-252 монокристалів іодиду індію, обумовлені структурним міжшаровим розупорядкуванням гратки, що супроводжується появою рефлексів ацентричної Civ фази.

При температурах Т<25К для структурно розупорядкованих, з суттєвим проявом ацентризму, зразків ІпІ спостерігається суттєва модуляція по осі міжшаро-вого зв’язку с, а поведінка параметра не-співмірності строго корелює з рентгено-структурними даними (Рис.9). Проведені дилатометричні дослідження вказують, за відсутності спонтанної поляризації, на сегнетоеластичну природу фазового переходу. Вимірювання п’єзооптичних констант показали, що покращення якості зразків супроводжується зменшенням максимального значення компоненти 7Г2222 і зменшенням температурного інтервалу існування не-співмірної фази поряд із зменшенням гістерезису.

Основні результати та висновки

1. Проведено теоретико-груповий аналіз для сполук з просторовою групою D^h і встановлено: співвідношення сумісності та правила відбору, характер подвійних груп, зонно-енергетичний розподіл в наближенні вільних електронів, розклади блохівсь-ких сум для атомних орбіталей.

19 20 21 22 23

Температура, К

Рис. 9: Температурні залежності параметра не-співмірності £ для різних по дефектності кристалів І пі: 1 - £=0.36; 2 - |=0.51; 3 -£=0.62; 4 - £=0.73

2. Отримано аналітичні вирази для матричних елементів секу-лярного рівняння, алгоритмізовано та реалізовано задачу визначення зонно-енергетичних та оптоелектронних параметрів на шляху самоузгодженого розрахунку методом нормозберіга-ючого псевдопотенціалу.

3. Проведено зонно-енергетичний розрахунок і отримані власні значення енергій Е(к) монокристалів ІпІ. Показано, що найнижчі зона-зонні переходи переважно відбуваються в катіонній підгратці. Встановлені стани, відповідальні за формування краю фундаментального поглинання та показана роль елект-рон-діркового збурення в трансформації правил відбору.

4. Отримано абриси електронної густини та показано змішаний іонно-ковалентий характер хімічного зв’язку в кристалах ІпІ.

5. Виміряно фотоелектронні спектри ІпІ в широкому енергетичному інтервалі, включаючи область віртуальних станів. На основі обчислених розподілу густини станів та абрисів для парціальних внесків окремих станів в повну зарядову густину, проаналізовано структуру, виявлено генетичне та просторове походження основних смуг. Проаналізовано вплив особливостей Ван Хова на формування кривої густини станів.

6. В широкому енергетичному діапазоні одержано поляризовані спектри відбивання (LHeT) монокристалів ІпІ. Рішенням задачі Крамерса-Кроніга отримано спектральні залежності оптичних функцій. Стосуючи”псевдопотенціальну” дисперсію уявної частини діелектричної проникливості, абриси зарядової густини окремих незвідних представлень та результати теоретико-гру-пового розгляду ідентифіковано головні особливості спектрів.

7. Виявлена роль структурного розупорядкування в прояві ацен-тризму та нелінійних параметричних ефектів в центросимет-ричному іодиді індію.

Основні результати дисертації опубліковані в роботах:

1. Колінько М.І. Про природу зона-зонних переходів у шаруватих монокристалах з просторовою групою D%1 //УФЖ.- 1992.-т.37, №.1,- с.117-123.

2. Kolinko М.І. Electronic energy-structure calculations for orthorhom-bic Ini single crystals //J. Phys.: Condens. Matter.- 1994.- v.6, No.l.-pp. 183-202.

3. Kolinko M.I. Density of states of Ini: Theoretical and experimental investigation. //Phys. Rev. B.- 1997.- v.55, No.7.- pp.4007-4010.

4. Kolinko M.I., Bibikov R.Y. Characterization of X-ray photo- and inverse photoelectron spectra of orthorhombic III-VII compounds in terms of norm-conserving pseudopotential calculation: application to Til //Zeitschrift fur Physik B: Condensed Matter.- 1994.- v.95, No.2.-pp.167-172.

5. Kolinko M.I., Kityk I.V., Bibikov R.Y. Ferroelastic phase transition in layered Ini single crystals //Ferroelectrics.-1994.- v.153.- pp.127-130.

6. Kolinko М.І., Kityk I.V., Kozhljuk A.B. Influence of defects on ferroelastic phase transition in Ini single crystals //Acta Phys. Pol. А,-1993.- v.84, No.6.- pp. 1065-1069.

7. Kolinko М.І., Kityk I.V., Krochuk A.S. Band energy parameters and density functions of orthorhombic Til //J. Phys. Chem. Solids.- 1992.-v.53, No.10.- pp.1315-1320.

8. Kolinko M.I., Krotchuk A.S. und Kityk I.V. Photoinduzierte Veran-derungen in Inl-Eigenkristallen //Phys. Stat. Solidi (a).- 1992.- v.134, No.2.- pp.K83-K86.

9. Kolinko M.I., Krochuk A.S., Ljubimova N.F., Shpaner L.O. Nonlinear optical properties and asymetry in charge density of Ini //Ferroelectrics.- 1994.' v.153.- pp.121-126.

Kolinko М.І.

Band structure and optical properties of indium iodide

Thesis on search of the scientific degree of Candidate of physical and mathematical sciences, speciality 01.04-10 - Physics of semiconductors and insulators.

Lviv I.Franko State University. Lviv, 1997.

9 scientific papers are defended, which, contain the results of theoretical and experimental investigations of band energy and optoelectronic parameters of layered indium iodide single crystals. The self-consistent electronic structure of Ini has been determined using the norm-conserving pseudopotential method. Results are presented for the valence- and conduction-band energies, density of states, optical functions, effective masses and charge density. On this basis a consistent interpretation of photoemission and reflectivity spectra has been obtained. The prominent spectral structures of Ini are identified in terms of location, in к space, and atomic character of the states involved in the transitions. Furthermore, by examining the orbital character and the calculated charge densities of various states, the origin of the bonding in Ini has been determined. Photostimulated changes have also been studied and the second harmonic generation effect has been discovered in Ini single crystals. The influence of the defect subsystem on the behaviour of the structural incommensurate phase in centrosymmetric Ini single crystals has been investigated.

Колинько Н.И.

Зонная структура и оптические свойства иодида индия.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04-10 - физика полупроводников и диэлектриков. Львовский государственный университет имени Ивана Франко. Львов, 1997. Защищается 9 научных работ, которые содержат результаты теоретических и экспериментальных исследований по установлению зонноэнергетических и оптоэлектронных параметров слоистых кристалов иодида индия. С использованием метода нормосохраняющего псевдопотенциала определена электронная структура Ini. Приводятся результаты расчета энергий валентной зоны и зоны проводимости, плотности состояний, оптических функций, эффективных масс и плотности заряда. На этой основе получено согласующееся толкование для проведенных исследований фотоэлектронных спектров и спектров отражения. Основные структуры спектров Ini идентифицируются в терминах локализации в к пространстве и атомного характера состояний, участвующих в переходах. Изучением орбитального характера и рассчитаных зарядовых плотностей для различных состояний определена природа связи в Ini. Изучены также фотостимулированные изменения в монокристалах Ini и обнаружен эффект генерации второй гармоники. Исследовано влияние дефектной подсистемы на поведение структурной несоразмерной фазы в центросимметричном Ini.

Ключові слова: іодид індію, шаруваті кристали, зонна структура, хімічний зв’язок, фотоелектронні спектри, спектри відбивання, фотоіндуковані зміни, генерація другої гармоніки, фазові переходи.

Підписано до друку 24.2.97 р. Формат 60x84/16. Ум. друк. арк. 1. Зам. 3540-150. Тираж 150 прим. Віддруковано з оригінал-макету НДІПП.