I BÖLMƏ OPTO NANOELEKTRONİKA - Bakı Dövlət Universiteti

Fizikanın müasir problemləri VI Respublika konfransı
ДВУХЛУЧЕВОЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ
В КРИСТАЛЛАХ GaSe
1 А.Г. Кязым-заде, 1 В.М. Салманов, 2 А.А. Салманова, 1 И.М. Алиев
1 Бакинский Государственный Университет,
2 Азербайджанская Государственная Нефтяная Академия
e-mail: vagif_salmanov @yahoo.com
Экспериментально исследовано нелинейное поглощение света в области
экситонного резонанса в слоистых кристаллах GaSe. Наблюдаемая временная
зависимость коэффициента поглощения и его зависимость от интенсивности
возбуждения определяются экситон - экситонным взаимодействием и экранированием
экситонов плазмой неравновесных носителей, генерированных лазерным излучением.
Монокристаллы селенида галлия, как и весь класс слоистых кристаллов А 3 В 6 ,
характеризуются сильно выраженной структурной анизотропией. Oсновным и
наиболее интересным свойством их структуры, является чередование пакетов атомных
плоскостей (слоев), связанных между собой слабыми силами типа Ван-дер-Ваальса, в
то время как силы связи внутри слоев имеют ионно-ковалентный характер. Вариация
параметров GaSe с использованием относительно простых технологий, таких как
термическое и лазерное напыления, окисление, дают возможность создавать
поверхностно-барьерные диоды, р-n – гомо- и гетеропереходы с широким спектром
параметров и характеристик для целей опто-, фото- и квантовой электроники [1-3].
В настоящей работе исследованы спектры нелинейного поглощения света в
монокристаллах GaSe методом двух источников излучения. В нем используется один
высокоинтенсивный пучок, вторая гармоника YAG:Nd +3 лазера с энергией кванта
излучения h ω1
=2,34эВ и второй - зондирующий, импульсный жидкостной лазер
(Rodamin 6G), с широким спектром излучения (594-643нм), из которого выделяется
узкий монохроматический пучок света с переменной энергией кванта h ω2
.
На рис.1 представлен спектр поглощения GaSe при различных интенсивностях
возбуждения. Как видно из рисунка, в области экситонного резонанса (~620нм)
наблюдается нелинейное поглощение и происходит просветление образца при высоких
уровнях возбуждения (между импульсом накачки и зондирующим импульсом нулевая
временная задержка). Наблюдаемое просветление насыщается при интенсивности
падающего света ~8 МВт/см 2 (рис. 2).
Уменьшение величины экситонного поглощения может быть объяснено
процессом экранирования (переходом Мотта) для системы экситонов высокой
плотности
n
Mott
=
π 1.416
(
4a
⋅
µ
3
B
me
+ mh
где a =
2 / e 2
B
εh µ − боровский радиус экситона, µ -приведенная эффективная
масса электрона и дырки.
. На основании формулы (1) была вычислена концентрация (n Mott ) для GaSe,
17 −3
которая оказалась равной 2,5 × 10 см . Эксперименты показывают, что в GaSe
плотность пар, генерированных лазерным светом, достигает величины ∼4,5·10 19 см -3 ,
что значительно превышает плотность, необходимую для моттовского перехода в GaSe.
3
)
(1)