Динамика анизотропных точечных дефектов в полупроводниках

项目: Award Project

项目详细信息

Description

Планируется экспериментальное и теоретическое исследование широкозонных полупроводниковых кристаллов, содержащих примеси низкой концентрации. В качестве метода исследования предполагается использовать экспериментальные возможности физической акустики, а именно, разработанные нами способы определения времени релаксации локальных искажений примесной подсистемы. Время релаксации определяется на основе данных о температурных зависимостях действительной и мнимой частей динамических модулей упругости. Теоретическое описание данных зависимостей, полученных для всех независимых компонент тензора упругих модулей, позволит определить топологию адиабатического потенциала, установить механизмы релаксации и количественно описать низкоэнергетические состояния примесных центров, которые формируют тонкую структуру спектра излучения. Предполагается исследовать примеси, характеризуемые орбитальным вырождением и обладающие сложным адиабатическим потенциалом, заданным в пятимерном пространстве симметрийных координат. Данная информация необходима для создания устройств квантовой электроники и вычислительной техники.
Аннотация итогового отчета.
1. В кристалле гексаферрита бария бария BaFe(12-x)Ti(x)O19 (x=0.75) впервые обнаружены аномалии поглощения и скорости ультразвука релаксационной природы. Эти аномалии интерпретированы как возникновение ян-теллеровских ионов Fe{2+} в результате алиовалентного замещения бария титаном. Установлено, что система ян-теллеровских центров может в кристалле сформировать подрешетку. Определены величины констант виброннoй связи (линейной и квадратичной) и параметры адиабатического потенциала: значения энергии ян-теллеровской стабилизации и координаты тетрагональных минимумов и седловых точек. Обнаружено влияние магнитного поля на время релаксации ян-теллеровской подсистемы.
2. Впервые обнаружено проявление эффекта Яна-Теллера в ультразвуковом эксперименте в кристаллах CdSe:Cr{2+}, SrF2:Cr{2+}, CaF2:Cr{2+} и CaF2:Ni{2+}.
3. Для кристаллов со структурой вюрцита получены выражения для сдвига энергетических уровней, обусловленного вибронным взаимодействием, и вклада ян-теллеровской подсистемы в изотермические модули упругости для случаев тетрагональных, тригональных и орторомбических глобальных минимумов адиабатического потенциала. Совокупность выполненных теоретических расчетов и экспериментальных данных, полученных при исследовании кристалла CdSe:Cr{2+}, указывает на то, что глобальные минимумы адиабатического потенциала ян-теллеровского комплекса Cr{2+}Se4 в матрице CdSe имеют тетрагональную симметрию. Определены величина минимумов и их координаты в системе симметризованных тетрагональных координат.
4. Для кристаллов со структурой флюорита получены выражения для сдвига энергетических уровней, обусловленного вибронным взаимодействием, и вклада ян-теллеровской подсистемы в изотермические модули упругости для случаев тетрагональных, тригональных и орторомбических глобальных минимумов адиабатического потенциала. Совокупность выполненных теоретических расчетов и экспериментальных данных, полученных при исследовании кристаллов SrF2:Cr{2+}, CaF2:Cr{2+} и CaF2:Ni{2+}, указывает на то, что глобальные минимумы адиабатического потенциала кубических ян-теллеровских комплексов в этих кристаллах имеют орторомбическую симметрию. Определены величины минимумов и их координаты в 5-мерном пространстве симметризованных (тетрагональных и тригональных) координат.
5. Разработан новый подход к постановке эксперимента и обработке данных, позволяющий построить температурную зависимость времени релаксации, для случая, когда заметный вклад в релаксацию вносят туннельные механизмы (прямые переходы и двухфононные). На основе такого подхода впервые определены параметры, характеризующие туннельные механизмы релаксации в кристаллах CaF2:Cr{2+} и CaF2:Ni{2+}.
6. Построена теория резонансного поглощения ультразвука в рамках T×е задачи эффекта Яна-Теллера во внешнем магнитном поле с учетом расщепления уровней, обусловленного спин-орбитальным взаимодействием, на основе которой была интерпретированы результаты экспериментов, выполненных на кристалле ZnSe:Cr.
7. Разработан метод определения зависимости времени релаксации от магнитного поля на основе данных о поглощении и скорости ультразвука и применен для обработки данных, полученных на кристалле ZnSe:Cr.
状态已完成
有效的开始/结束日期01/01/201831/12/2020

GRNTI

  • 29.19.31

UrFU Research Division section that handles this grant (Kuibyshev, Mira)

  • Mira Research Division

Type of Financial Sources

  • RFFI