Влияние макроскопических включений на оптические свойства кристаллов в экситонной области спектра

• Автор: Крюченко, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 152 c. : ил

ГЛАВА I. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА ПРОСТРАНСТВЕННО ДИСПЕРГИРУЮЩИХ

СРЕД, СОДЕРЖАЩИХ МАКРОСКОПИЧЕСКИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ

1.1. Поляритоны в кристалле со сферическими включениями. Общее решение

1.2. Рассеяние и взаимопревращение поляритонных волн на сферическом включении

1.3. Связанные на сферическом включении поляритонные состояния

1.4. Расчет спектра отражения от пространственно диспергирующего кристалла с включениями
1.5. Энергетический спектр и проявление в отражении экситонных состояний, локализованных вблизи включений несферической формы
Выводы

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ МАКРОСКОПИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ НА ЭКСИТОННУЮ

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЮ КРИСТАЛЛОВ

2.1. Модель системы

2.2. Люминесцентные свойства интеркалированных кристаллов 7п$е
2.3. Анализ результатов теоретического расчета люминесценции и сравнения их с экспериментом
Выводы
ГЛАВА 3. РАССЕЯНИЕ И ВЗАИМОПРЕВРАЩЕНИЕ, СВЯЗАННЫЕ СОСТОЯНИЯ ПОЛЯРИТОНОВ НА СФЕРИЧЕСКИ СИММЕТРИЧНЫХ ПОТЕНЦИАЛАХ В ПРОСТРАНСТВЕННО ДИСПЕРГИРУЮЩИХ СРЕДАХ
3.1. Основные уравнения и способ их решения
3.2. Рассеяние и взаимопревращение поляритонных волн на потенциалах, моделирующих геометрические включения
3.3. Модель локального изменения дна экситонной
зоны в окрестности областей разупорядочения
в полупроводниках. Связанные состояния
экситонов
3.4. Поляритонные эффекты в кристаллах
с областями разупорядочения
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ I
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

В настоящее время достигнуты значительные успехи в изучении экситонных состояний в кристаллах. Комплексно решались такие задачи, как определение энергетической структуры экситонов, исследование каналов элетронно-дырочной рекомбинации через экси-тонные состояния, роль поверхности в формировании экситонных спектров, взаимодействие экситонов с фононами, фотонами и примесями, экситоны при больших уровнях возбуждения и многие другие. Результаты этих исследований, как теоретических, так и экспериментальных, обобщены в монографиях А.С.Давыдова /1,2/,
Р.Нокса /3/, С.А.Москаленко /4,5/, П.И.Хаджи /6/, В.М.Аграновича и М.Д.Галанина /7/, В.М.Аграновича и В.Л.Гинзбурга /8/, С.И.Пекара /9/, а также в ряде обзоров и сборников научных статей.
Важное место в изучении экситонных состояний в кристаллах занимают исследования неидеальных кристаллов, то есть кристаллов с неоднородностями. Это связано с тем, что в подавляющем большинстве случаев реальные кристаллы содержат те или иные виды неоднородностей. Настоящая работа посвящена теоретическому исследованию экситонных состояний в кристаллах с макроскопическими неоднородностями и изучению проявления этих состояний в оптических спектрах. В отличие от микроскопических неоднородностей (примесей, фононов), рассматриваемые неоднородности характеризуются большими по сравнению с периодом решётки и радиусом эксито-на размерами, а связанное с ними возмущение кристаллической структуры не является малым. Макронеоднородности в кристаллах могут быть обусловлены действием сил электростатического изображения /10,11/, неоднородностью химического состава /12 - 19/,

волна является суперпозицией рассеянных на других включениях электромагнитных К^-волн. В результате перенормированный закон дисперсии будет иметь следующий вид :
„2 „2 № і Дг /т от
?2 ' Кг V» кг >
где при вычислении п 2 по формуле (1.75) используется значение
р - р2 - •
На рис. 10,11 приведены рассчитанные с учётом перенормированных законов дисперсии спектры отражения электромагнитных волн от кристалла с включениями в области экситонного резонанса в случае нормального радения. При использовании на границе кристалл-вакуум ДГУ в виде 1~рх1 = 0 формула для коэффициента отражения нормально-

падающих волн имеет вид, аналогичный используемому в случае отра-жения от пространственно-диспергирующей среды без включений /59/:
К (ы)
4 “ П.£ + і + Пі - СІ (пг +1)

(1.92)
где П: = = —— • Как видно из рис. 10, II, в спектрах
1 си рг
отражения от кристалла с включениями могут возникать провалы,
обусловленные возбуждением связанных на включениях состояний.
В этом проявляется отличие рассмотренных в разделе 1.3 связанных состояний от поверхностных поляритонных состояний плоской границы раздела двух сред, не проявляющихся в обычных оптических спектрах, а только в спектрах нарушенного полного внутреннего отражения /8/. Энергетическое положение и полуширины провалов в спектрах отражения зависят от характеристик включений. Определённые из эксперимента, они, следовательно, могут быть использованы для решения обратной задачи. Например, диэлектрическая проницаемость включений, их средний радиус могут быть приближённо определены по формулам (1.58) или (1.60), (1.61).