Трансформація ширини забороненої зони

Результати досліджень спектрів поглинання світла в області фундаментального краю приведені на рис.3.5. Усі виміри відповідають поляризації Е||с, для якої переходи в 1-s екситонний стан дипольно дозволені внаслідок гібридизації хвильових функцій катіона. Аналіз спектрів схиляє до думки про те, що край фундамен­таль­ного погли­нання формується непрямими зона-зонними фотопереходамидля концентрацій х≤ 0, 6 (пологіший край поглинання) та для концентрацій 0, 6≤ х – прямими зона-зонними фотопереходами. Результати також підтверджують, що дослі­джувані кри­стали на­лежать до класу широкозонних напівпровідників.

(а)

(б)

Рис. 3.5. Графік залежності коефіцієнта поглинання k від Е для ТРЗ In_xTl_1-xI (а) та чистої TlI- компоненти (б)

Як видно з рис. 3.5, у всьому діапазоні зміни “х” y спектрах поглинання ТРЗ спостерігається смуга поглинання основного 1-s стану екситона. Причому, при зростанні TlI- компоненти ТРЗ спектр зсувається в короткохвильову сторону. У спектрах поглинання також спостерігається незначне зростання коефіцієнта поглинання в максимумі екситонної смуги, що доволі добре узгоджується з результатами для крайніх бінарних сполук ТРЗ.

Результати дослідження спектрів поглинання дозволяють встановити вигляд основної характеристики ТРЗ – концентраційної зміни ширини забороненої зони E_g (рис. 3).

Рис. 3.6. Концентраційна залежність ширини забороненої зони In_xTl_1-xI, визначена із спектрів поглинання

Відзначимо такі характерні риси залежності E_g(х):

- Збільшення величини E_g при заміщені в катіонній підгратці атомів In на атоми Tl.

- Нелінійність характеристики E_g(х) з прогином вниз.

Нелінійність експериментальної композиційної залежності E_g(х) у ТРЗ – явище, яке зустрічається досить часто. Інтегральну величину стріли прогину можна розкласти на компоненти:

1. Прогин внаслідок ефекту об’ємної деформації, який відповідає за зміну ширини забороненої зони окремих компонент InI і TlI у твердому розчині.

2. Прогин, пов'язаний із перерозподілом заряду між різними зв’язками у невпорядкованому твердому розчині.

3. Коефіцієнт прогину, який описує зміну ширини забороненої зони при релаксації позицій іонів у гратці ТРЗ.

Вважаючи, що за максимуми спектрального розподілу ФП відповідальні власні фото-переходи, можна оцінити ширину забороненої зони (Е_g) ТРЗ. Отримана залежність E_g(х) із спектрів ФП слабо відхиляється від результатів отриманих із положення краю власного поглинання (табл. 1).

Таблиця 1

Залежності E_g(х) для ТРЗ In_xTl_1-xI (0, 4< х< 0, 9) та чистої компоненти TlI.