Дослідження поверхневих збуджень в оптично-анізотропних монокристалах ZnO та 6H-SiC у однорідному магнітному полі

Впервые теоретически предсказан и экспериментально зарегистрирован магниторефлективный эффект в оптически-анизотропных немагнитных монокристаллах ZnO и 6H-SiC. Исследованы изменения в спектрах магнитоотражения при изменении величины внешнего магнитного поля и его ориентации относительно оптической оси кристалла и исследуемой поверхности, а также концентрации свободных носителей заряда, коэффициентов затухания оптического фонона и плазмонов.

Зафиксированные изменения в спектрах отражения оптически-анизотропных монокристаллов ZnO и 6H-SiC под действием на них однородного магнитного поля позволяют использовать эти монокристаллы в производстве модуляторов, приёмников и отражателей ИК-излучения, а обнаруженные области выборочного отражения в спектрах оптически-анизотропного нелегированного монокристалла ZnO в магнитных полях больше 30 кЭ - в производстве фильтров. Исследована взаимосвязь между смещением минимума, а также изменением растояния между плазмовыми краями в спектре отражения под действием магнитного поля и циклотронной частотой.

В спектрах НПВО монокристаллов ZnO, помещенных в однородное магнитное поле, обнаружено незначительное расширение минимумов, что свидетельствует о возростании коэффициента поглощения ПП под действием поля, и изменения интенсивности излучения в спектрах НПВО. Относительно монокристаллов 6Н-SiC в исследуемой области спектра такие изменения не зафиксированы.

Исследованы изменения дисперсионных кривых оптически-анизотропных монокристаллов ZnO и 6H-SiC в однородном магнитном поле: в окиси цинка при ориентации , зафиксировано три комбинированные плазмон-фононные ветви, а при , и , - две; в карбиде кремния (политип 6Н) существует до четырех плазмон-фононных ветвей. При некоторых ориентациях обнаружены «виртуальные» дисперсионные кривые, появление которых непосредственно связано с действием магнитного поля на монокристалл. Установлено, что «виртуальные» дисперсионные кривые существуют при ограниченных значениях волнового вектора, определены их предельные частоты. Показано, что предельные значения определяются из уравнения .

Графическим методом определен коэффициент затухания ПП ZnO и 6Н-SiC в однородном магнитном поле и установлены факторы, которые его предопределяют. Исследовано влияние оптической плазмон-фононной анизотропии этих монокристаллов, а также магнитного поля на коэффициент затухания ПП. Определена зависимость коэффициента затухания от частоты ПП и ее изменения под действием однородного магнитного поля на полупроводник. Показано, что при увеличении концентрации свободных носитетлей заряда в монокристаллах ZnO коэффициент затухания ПП возростает, а у 6H-SiC - уменьшается. Касательно зависимости в условиях изменения магнитного поля, то у окиси цинка и у карбида кремния (политип 6Н) с возрастанием магнитного поля коэффициент затухания ПП возрастает.

Ключевые слова: спектр отражения, окись цинка, карбид кремния (политип 6H), спектр нарушенного полного внутреннего отражения, поверхностный поляритон, однородное магнитное поле.

Ievtushenko A.I. Surface excitations in optically anisotropic single crystals ZnO and 6H-SiC in a uniform magnetic field. - Manuscript.

Thesis for the degree of Candidate of Physics and Mathematics in specialty 01.04.10 - physics of semiconductors and dielectrics. - Uzhgorod National University, Uzhgorod, 2011.

The thesis presents results of investigation by means of spectroscopy methods of external infrared reflection and attenuated total reflection (ATR) for uniaxial optically anisotropic single crystals ZnO and 6H-SiC at the inserting of them in a uniform magnetic field.). It is shown that in the spectra of external infrared reflection of ZnO and 6H-SiC crystals the additional oscillations occur under conditions of the influence of a magnetic field on the crystal. Magnetoreflection effect is first registrated. The mathematical model which helps to obtain the ATR spectra of ZnO and 6H-SiC crystals in the magnetic field is developed. For the first time the excitement of a new branches in ZnO and 6H-SiC was found. Attenuation coefficient of surface polaritones was analyzed.

Keywords: reflectance spectra, zinc oxide, silicon carbide (polytypic 6H), attenuated total reflection, surface polariton, a uniform magnetic field.

Размещено на Allbest.ru