Экситонная спектроскопия суперионных кристаллов типа AgI

• Автор: Акопян, Ирина Хачатуровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 237 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ
I.СУПЕ РИОННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ТИПА Ад1
1.1.Общие сведения о суперионных проводниках:
структура, классификация, применение
1.2.Суперионные проводники с катионным разупорядочением типа Ад1
1.3.Экситоны в разупорядоченных системах
1.4.Электронная структура и оптические спектры
СИП типа Ад1
II.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ
2.1.Образцы для исследования..
2.2.Экспериментальные установки для исследования
оптических спектров
2.3.Криостаты и системы термостабилизации
III.ВЛИЯНИЕ ИОННОГО РАЗУП0РЯД0ЧЕНИЯ НА ЭКСИТОННЫЕ
СОСТОЯНИЯ В СИП ТИПА Ад1
3.1.Экситонные спектры низкотемпературных
диэлектрических модификаций
3.2.Эволюция экситонных спектров при увеличении степени структурного разупорядочения.
Спектры отражения
3.3.Эффекты ионного разупорядочения в спектральной плотности состояний. Спектры поглощения. 94 3. 3.1. Спектры поглощения Ад1, РЬАд415 и Ад2Нд14
в упорядоченных и суперионных фазах
3.3.2. Теоретические модели уширения экситонных
состояний в СИП
3.3.3. Сравнение экспериментальных результатов
с теорией
Результаты и выводы

IV. ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ МОДИФИКАЦИИ RbAg4I5
И Ag2HgI4
4.1. Излучение свободных и локализованных экситонов
4 .2 . Проявление Agl-фазы в оптических спектрах MÄg4Is
(M=Rb, К)
4.3. Фотостимулированные дефекты в спектрах излучения
Результаты и выводы
V.ТВЕРДОФАЗНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ ТРОЙНЫХ СУПЕРИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ
5.1.Изучение кинетики реакции методами оптической спектроскопии и дифференциальной сканирующей калориметрии
5.2 . Определение теплоты реакции образования Ag2HgI4
Cu2HgI4
5.3.Трансформация оптических спектров Äg2HgI4 и Hgl„ вдоль оси ионной диффузии в системе AgI-Ag2HgI4-HgI
5.4.Свойства гетерограниц в системах, образованных
в результате твердофазных химических реакций. 180 Результаты и выводы
VI. ОСОБЕННОСТИ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В СУПЕРИОННОЕ СОСТОЯНИЕ В КРИСТАЛЛАХ ТИПА Agl
6.1.Новые кристаллические фазы RbAg4I5 и KAg4I5
6.2.Фазовые переходы в кристаллах с дефектами
6.3. Суперионный фазовый переход в Agl-дисперсиях в матрицах тройных суперионных кристаллов
Результаты и выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

ВВЕДЕНИЕ.
Последние годы ознаменовались возросшим интересом экспериментаторов к фундаментальным иследованиям неупорядоченных фаз конденсированных сред - аморфных и стеклообразных полупроводников, неупорядоченных сплавов, полупроводниковых твердых растворов, сильно легированных полупроводников и т.д. В первую очередь это объясняется многочисленными и перспективными применениями этих систем, к тому же в немалой степени развитию подобных исследований способствовали достигнутые за два десятилетия значительные успехи в теории неупорядоченных систем.
Особый класс твердых тел, характеризующихся при температурах значительно ниже температуры плавления структурным разупорядочением одной из ионных подрешеток и, как следствие, обладающих при этих температурах аномально высокой для твердых тел ионной проводимостью, представляют суперионные проводники (СИП). В СИП мобильные ионы распределены внутри регулярного каркаса жесткой подрешетки по межузельным позициям определенного типа, которые образуют каналы проводимости вдоль некоторых кристаллографических направлений. При этом число подобных позиций в элементарной ячейке больше числа подвижных ионов. Для исследований в области физики неупорядоченных сред суперионные кристаллы являются уникальными модельными объектами, поскольку степень ионного беспорядка в них, являясь функцией температуры, может меняться в широких пределах вплоть до полного разупорядочения («расплавления») одной из подрешеток кристалла.
Систематическое изучение СИП началось в середине 60-ых годов и с тех пор интерес исследователей к ним неуклонно возрастает. В значительной степени он вызван и стремительно расширяющимся практическим применением

3)Еще ниже по энергии плотность состояний сильно зависит от присутствия глубоких примесных центров. В /49/ полоса состояний глубоких центров удовлетворительно описывалась гауссовской формой в окрестности максимума полосы.
Теоретическое исследование основных закономерностей в поведении плотности локализованных состояний в рамках простейшей модели неупорядоченной системы проведено в /52/. В предположении, что только самые общие характеристики флуктуационного потенциала существенны для объяснения наблюдаемых закономерностей, в работе использована трехмерная двухкомпонентная модель Андерсона, описываемая однозонным гамильтонианом с диагональным беспорядком, возникающим при случайном заполнении узлов кристаллической решетки атомами двух сортов.
В экситонных спектрах проявление неупорядоченности наиболее полно изучено для твердых растворов полупроводников (ТРП) замещения. Полупроводниковый раствор представляет собой кристалл, в котором атомы ингредиентов случайным образом занимают тот или иной узел идеальной кристаллической решетки. Даже когда раствор образован из изоструктурных соединений с близкими параметрами решетки, случайное распределение замещающих атомов по возможным кристаллическим местам, сохраняя решетку идеальной с точки зрения геометрии, создает соответствующие флуктуации в периодичности кристаллического потенциала. В таких ТРП беспорядок обычно невелик и не меняет характера химической связи, основные черты зонной структуры сохраняются, что позволяет легко сравнивать оптические спектры ТРП со спектрами исходных кристаллов.
Зависимость энергетического спектра твердого раствора замещения от состава определяется положением электронного уровня изолированного замещающего атома