Journal of Experimental and Theoretical Physics
HOME | SEARCH | AUTHORS | HELP      
Journal Issues
Golden Pages
About This journal
Aims and Scope
Editorial Board
Manuscript Submission
Guidelines for Authors
Manuscript Status
Contacts


ZhETF, Vol. 157, No. 5, p. 814 (May 2020)
(English translation - JETP, Vol. 130, No. 5, May 2020 available online at 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.

Received: July 15, 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.

 
Report problems