Оптические свойства, фотоника

Центр Fe$^{3+}$ в ZnMnO

В. И. Соколов^a, В. В. Меньшенин^a, Н. Б. Груздев^a, А. Ф. Зацепин<sup>b

a</sup> Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, Екатеринбург, Россия
^b Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия

Аннотация: В ZnO примесный ион железа, замещающий ион цинка, должен находиться в состоянии Fe$^{2+}$ (конфигурация $d^6$), но часто проявляется как Fe$^{3+}$ $(d^5)$. В 1992 году было впервые обнаружено, что в спектре фотолюминесценции ZnO наблюдается узкая линия $A$, возникающая в результате внутрицентрового перехода иона Fe$^{3+}$ $(d^5)$, при энергии 1.7874 eV. Эта линия сопровождалась интенсивным колебательным фоном, обусловленным фононами решетки ZnO. В настоящей работе в спектре фотолюминесценции ZnMnO : Fe$^{3+}$ выявлены существенные отличия по сравнению со спектром фотолюминесценции ZnO : Fe$^{3+}$. В спектре фотолюминесценции ZnMnO : Fe$^{3+}$ линия A расщепляется на две компоненты. Под влиянием света в ZnMnO : Fe$^{3+}$ возникает локализованный на кластере Mn$^{2+}$–4O$^{2-}$-экситон. Его Оже-релаксация приводит к возбуждению конфигурации $d^5$ не иона Mn$^{2+}$, а иона Fe$^{3+}$. В данном случае имеет место нестандартный Оже-процесс с участием двух примесных центров с основными состояниями $^6A_1$.

Ключевые слова: фотолюминесценция, оксид цинка, Оже-процесс.

Поступила в редакцию: 01.12.2023
Исправленный вариант: 01.12.2023
Принята в печать: 25.12.2023

DOI: 10.61011/FTT.2024.02.57258.267

Реферативные базы данных:

•