Math-Net.Ru
Общероссийский математический портал
Г. П. Бородуленко, Ю. А. Быковский, А. А. Ки- риллович, Н. М. Пономарев, Ж. А. Пух- лий, Особенности катодолюминесценции неоди- ма в оксосульфиде лантана, Письма в ЖТФ , 1987, том 13, выпуск 2, 101–105
Использование Общероссийского математического портала Math- Net.Ru подразумевает, что вы прочитали и согласны с пользова- тельским соглашением
http://www.mathnet.ru/rus/agreement Параметры загрузки:
IP: 139.59.245.186
6 ноября 2022 г., 08:27:00
А . А . К и р и л л о в и ч . Н.М. П о н о м а р е в , Ж . А . П у х л и й
Р а н е е было показано [ l ] , что неодим в оксосульфиде лантана при оптической накачке имеет более высокое значение сечения п о глощения накачки, более высокое поперечное сечение лазерного п е рехода *Jtt/z( 1 . 0 7 5 мкм) и более низкий порог, чем в И А Г ' е . Это означает, что монокристаллы оксосульфида лантана представляют собой одну из самых высокоэффективных лазерных о с нов в ряду редкоземельных полупроводников. Применение их тормо
зится из-^за сложности получения монокристаллов больших размеров высокого оптического качества. Для нетрадиционных способов на
качки (электрическим полем [ 2 ] и электронным пучком [ 3 ] ) у с л о вие больших размеров кристаллов высокого оптического качества не является столь критичным, поскольку механизм создания инверс
ной населенности заключается в прямом возбуждении примесных центров либо электронами проводимости, либо набором электрон-ды
рочных пар соответственно. В обоих случаях можно ожидать г е н е рацию неодима на монокристаллах и активных структурах la^OgS'/iU малых размеров при комнатной температуре. Важно при этом, что
бы l^OgS:Nd удовлетворял требованиям, предъявляемым к м а т е риалам с ударным механизмом создания инверсной населенности в твердых телах [ 2 - 4 J .
В данном сообщении приведены предварительные результаты и с следования К Л lazOzS : hid ( 1%) при возбуждении электро
нами с энергией Е от 1 8 до 4 0 КэВ и длительностью импульса 5 0 не. Оксосульфид лантана представляет собой широкозонный вы- сокоомный полупроводник, в котором ионы Md**в качестве активи
рующей примеси изоэлектронно замещают ионы La3* . Исследова
ния формы края поглощения, проведенные нами на серии тонких м о нокристаллических образцов при комнатной и азотной температурах, показали, что форма края описывается зависимостью: оС ( ft U ) )«*
= А (^Сл) - Eg )ъ1\ г д е А
~У$ь)*
характерной для прямых з а прещенных переходов. Оцененная при этом оптическая ширина з а прещенной зоны при Т = 3 0 0 К составляет Е<р = 4 . 3 9 эВ, при Т = 8 0 К Eg = 4 . 4 9 э В .Обзорный спектр К Л La^OzS\ Aid представлен на рис. 1. Осо
бенностью спектра излучения И4/3*в оксосульфиде лантана я в л я ется наличие интенсивной группы линии в ближней УФ-области спект
ра с Я - 3 6 6 , 3 9 4 , 4 2 5 нм, причем интенсивность самой с л а бой из них при А = 4 2 5 нм существенно превышает интенсивность всех остальных линий в спектре, принадлежащих излучению иона Aif3^
Е=27КэВ
x10
Р и с . X,
W ЯЮ 600 700 800 900 1000 Обзорный спектр К Л
LtgPz ^
:^ '
T = 3 0 0 K #и более чем на порядок превышает интенсивность линий при Л =
= 9 0 0 нм и Л = 1 0 7 5 нм, принадлежащих переходам *^з/г ~*
и ^f3/2**Jfi/zсоответственно» В с е ТРИ мощные линии излучения УФ-группы принадлежат переходу с уровня на уровни
^ / / 2 ' **^1Ъ/г соответственно. Подтвеждением этому являются следующие факты.
1. В спектре поглощения L Q ^ O Z S : tfd при Т = 8 0 К в диа
пазоне длин волн от 3 3 0 до 4 4 0 нм наблюдается только одна двойная полоса поглощения при А = 3 6 0 , 3 6 6 нм, принадлежа
щая переходам с уровня ^J^/Zн а У Р Ов н и и ^3/2 соответст- венно.
2 . Измеренные времена жизни всех трех полос УФ-группы оди
наковы и составляют величину ^ - 6 0 не при Т = З О О К и
Т
= 1 2 0 не при Т = 8 0 К ,3 . Энергетические зазоры в частотах между Л = 3 6 6 - 3 9 4 нм и Л = 3 9 4 км - А = 4 2 5 нм составляют величины 2 0 0 0 с м ~ ^ , 1 9 0 0 см"-1* соответственно, что хорошо совпадает с энергетичес
кими зазорами в частотах между и для и о -
№ в 1агОг5 [ i . 5 j . / г 1 2 / г i i j 2
на
На рис. 2 приведены зависимости спектральной интенсивности излучения, снятые в максимумах ряда полос излучения иона NdL3* от плотности тока накачки. При изменении плотности тока j от
2*10~2 д /с м2 д о д ус м2 интенсивность излучения всех л и ний излучения с уровня t^j/fc растет более чем на 2 порядка в е личины, однако излучательный переход **D$/2 ^Jfi/z ( А=3 9 4 н м ) отличается наибольшим квантовым выходом. При плотностях тока
~ 1 . 1 А / с м ^ для всех полос излучения наблюдается выход на на
сыщение. Для полосы Л = 9 0 0 нм, отвечающей переходу **/-з/2*
^Jgt интенсивность излучения очень слабо растат с плотнос
тью тока и не выходит на насыщение даже при плотностях тока 1.5 А / с м ^ . При переходе к азотной температуре имеет м е с т о у в е -
= 3 9 4 нм; 2 , 2 ' - А =
= 3 6 6 нм; 3, Зг- Л =
= 4 2 5 нм; 4 , 4/- Л -
= 9 0 0 нм.
1.0
J\A/CM2
личение квантового выхода излучения для всех линий неодима, максимальное у в е л и чение квантового выхода на
блюдается для Л = 3 9 4 нм.
На рис. 3 приведены спектры КЛ монокристаллов Laz<?z$: f\ld0 снятые при Т = 3 0 0 К для УФ-группы излучения в зави
симости от уровня возбужде
ния. Возбуждение производи
л о с ь в режиме поперечной накачки для образца с парал
лельными полированными г р а нями и расстоянием между н и ми 5 0 0 мкм. При увеличении плотности тока в пучке в спектре излучения наблюдается
перераспределение интенсивности излучения в пользу перехода
^2^3/2"^ ^7ff/2 * = 3 9 4 нм, что свидетельствует о наличии индуци
рованного излучения в кристалле. Учитывая крайне низкую доброт
ность резонатора Фабри-Перо и малые размеры области возбужде
ния ( 5 0 0 м к м ) , можно ожидать высоких параметров режима г е нерации при низких плотностях тока в электронном пучке.
Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:
1 . L^^Z $ 1 МЫ. является широкозонным, прямозонным, вы- сокоомным полупроводником с изоморфным вхождением активной примеси в решетку и удовлетворяет всем требованиям, предъявляе
мым к активным средам, пригодным для получения генерации при возбуждении электрическим полем и электронным пучком [2-4J •
2 . Неодим в оксосульфиде лантана дает два.метастабильных состояния *2)з/% и *£з/2* возбуждение которых дает два- мощных канала излучения - в ближней УФ-области и в характерной для Afd ближней ИК-области. Поскольку эти метаотабильные состояния
и *^3/г различаются на 3 порядка по времени жизни, пра
вильно выбранный режим возбуждения открывает возможность у п равления этими каналами излучения. В импульсном режиме возбуж-
1.0-
0.8-
0.6-
ОА-
0.2-
о-
1.0-
0.8-
0.6-
ОА-
0.2-
Lz
и
, • ••/
и 360 380 Ш Ь20 440 Л , нм
Рис. 3 . Спектр КЛ УФ-группы линий от уровня возбуждения: а ) j = 0 , 0 6 А / с м2; б ) j = 0 . 3 8 А / с м2. -
дения основной канал излучения и ожидаемой генерации будет в УФ-области ( А = 3 9 4 нм, переход ^зу2^ 9 и 7 0 : 1 1 3 X 0 п еРе~ ход к непрерывному режиму возбуждения дает возможность п е р е ключить излучение на второй канал - в ИК-область спектра ( Л =
= 1 . 0 7 5 мкм', переход ^^Jff/z^* ^ Ри ударном возбуждении ионов /fd^ускоренными электронами в электрическом поле [ 2 , 4 ] основным каналом генерации будет переход ^/^ез/2 ^^if/Z •
Поскольку уже при плотности тока ~ 1 0 ^ А / с м2 наблюда
ется интенсивная КЛ неодима в оксосульфиде лантана, следует ожи
дать низких порогов генерации при комнатной температуре.
Авторы выражают глубокую признательность В.Г. В е с е л а г о и Н.В. Карлову за поддержку работы и ценные замечания.
1 9 7 1 , т. 1 4 , с. 4 4 9 ; Индуцированное излучение в тонкопленоч- ных-структурах на основе ZnS \ Мп при возбуждении электри
ческим полем. С б . Квантовая электроника, Киев: Наукова думка, 1 9 7 6 , в. 1 0 , с. 3 - 2 7 .
[3] V 1 a s е n к о N . A . , Р и к h 1 i i Z n . A . , L a - v г и s h i n B . M . , В о r i s о v N . A . - P h y s . L e t t , 1 9 7 3 , v . 4 6 A . N 3, p . 1 0 7 - 1 0 9 .
[ 4 ] Г л у ш к о в М . В . , М а м е д о в А . А . , П р о х о р о в А . М . , П у х л и й Ж, А . , Щ е р б а к о в И . А . Письма в ЖЭТФ, 1 9 8 0 , т. 3 , с . 1 1 4 - 1 1 7 .
[ б ] В а с и л ь е в Е . В . , П о н о м а р е в Н . М . , Т к а- ч у к A . M . , X и л ь к о А . В . - Оптика и спектроскопия, 1 9 8 2 , т. 5 3 , № 5, с. 7 8 8 - 7 9 1 .
Институт общей физики Поступило в Редакцию А Н С С С Р , 17 сентября 1 9 8 6 г . Москва В окончательной редакции
26 ноября 1 9 8 6 г .
Письма в Ж Т Ф , том 1 3 , вып. 2 2 6 января 1 9 8 7 г . Э П Р Si - И ЦЕНТРОВ В КРЕМНИИ
Ю.В. Г о р е л к и н с к и й , Н.Н. Н е в и н н ы й Присутствие водорода в кремнии надежно подтверждается ха
рактерными для Si-И связей спектрами ИК-поглощения, обнару
женными после ионной имплантации водорода и последующего отжи
г а образцов вплоть до 7 0 0 ° С U1 . Водород в междоузлиях р е шетки кремния уверенно регистрируется также в экспериментах по каналированию и обратному рассеянию ионов [ 2 ] • Исследования, выполненные методом ЭПР. показали, что после имплантации водо
рода в кремнии доминируют парамагнитные центры, характерные для этих ионов [ 3 - 6 ] . Однако как на кристаллическом, так и на аморфном кремнии [ 7 ] до сих пор не наблюдались центры ЭПР с разрешенной сверхтонкой структурой от ядер водорода^В этом с о общении предлагаются два новых спектра ЭПР ( S = обозна
ченные Si - А А 9 и Si - А А Ю , возникающие в кремнии после имплантации водорода при 8 0 К.. В спектре Si - А А 9 обнаруже
но хорошо разрешенное сверхтонское расщепление от ядер водоро
да.
