Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики
НАЧАЛО | ПОИСК | ДЛЯ АВТОРОВ | ПОМОЩЬ      e
Общая информация о журнале
Золотые страницы
Адреса редакции
Содержание журнала
Сообщения редакции
Правила для авторов
Загрузить статью
Проверить статус статьи


ЖЭТФ, Том 157, Вып. 5, стр. 814 (Май 2020)
(Английский перевод - JETP, Vol. 130, No 5, p. 681, May 2020 доступен on-line на www.springer.com )

Природа энергетических состояний в запрещенной щели Zn1-xMnxO
Соколов В.И., Груздев Н.Б., Важенин В.А., Фокин А.В., Королев А.В., Меньшенин В.В.

Поступила в редакцию: 15 Июля 2019

DOI: 10.31857/S0044451020050077

PDF (368.8K)

Представлены результаты исследования оптического поглощения, сигналов ЭПР при оптическом возбуждении и магнитной восприимчивости гидротермальных монокристаллов Zn1-xMnxO. В спектрах поглощения поляризованного света при температурах 4.2 и 77.3 К наблюдаются узкие интенсивные линии a, b, c и d в диапазоне энергий квантов света 1.877-1.936 эВ. Спектр этих линий существенно отличается от спектров донорных и акцепторных экситонов для ZnO:Co и ZnO:Ni. Интенсивность разрешенных и запрещенных сигналов ЭПР ионов Mn2+(d5) не изменяется при воздействии светом в полосе примесного поглощения, тогда как сигналы ЭПР неконтролируемых ионов Fe3+(d5) при подсветке практически исчезают. Новые экспериментальные результаты для Zn1-xMnxO позволяют считать, что донорный уровень d5/d4 иона Mn2+ попадает в валентную зону, а в запрещенной щели Zn1-xMnxO существуют несколько антисвязывающих состояний (dangling bond hybrid, DBH) за счет гибридизации 3d-орбиталей иона Mn2+ с p-орбиталями ближайших ионов кислорода O2-. Переходы электронов из DBH-состояний в зону проводимости формируют широкую полосу примесного поглощения Zn1-xMnxO, ниже края которой наблюдаются линии a, b, c и d, названные донорными экситонами [(hloc+d5)e], возникающими в результате кулоновского связывания свободного s-электрона и дырки, локализованной на гибридизованных DBH-состояниях (p+d5). Обнаружение донорных экситонов [(hloc+d5)e] открывает перспективу детального изучения DBH-состояний в запрещенной щели, что важно для фотокатализа с использованием видимого диапазона света.

 
Сообщить о технических проблемах