TY - JOUR

T1 - ПРИРОДА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ В ЗАПРЕЩЕННОЙ ЩЕЛИ ZN1-XMNXO

AU - Соколов, Виктор Иванович

AU - Груздев, Н. Б.

AU - Важенин, Владимир Александрович

AU - Фокин, Андрей Владимирович

AU - Королев, Александр Васильевич

AU - Меньшенин, Владимир Васильевич

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - 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.

AB - 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.

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=42844611

U2 - 10.31857/S0044451020050077

DO - 10.31857/S0044451020050077

M3 - Статья

VL - 157

SP - 814

EP - 823

JO - Журнал экспериментальной и теоретической физики

JF - Журнал экспериментальной и теоретической физики

SN - 0044-4510

IS - 5

ER -