Влияние $5d$-электронов ртути на захлопывание запрещенной зоны в твердых растворах Cd$_{x}$Hg$_{1-x}$Te

В. А. Терехов, В. М. Кашкаров, Ю. А. Тетерин, И. М. Раренко, Э. П. Домашевская


Аннотация: В кристаллах твердых растворов кадмий–ртуть–теллур методом ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии изучалось влияние $5d$-электронов ртути на захлопывание запрещенной зоны при увеличении содержания ртути в растворе. Совместное использование этих методов позволило исследовать характер распределения $d$-электронов кадмия и ртути и $5p$-электронов теллура в зависимости от состава.
Показано, что сильное спин-орбитальное расщепление $5d$-состояний ртути приводит к существенному уменьшению энергии связи $5d_{5/2}$-уровня Hg и перераспределению интенсивностей $d$-электронов в область меньших энергий связи с ростом содержания ртути в твердом растворе. В результате максимум плотности $5p$-состояний теллура и потолок валентной зоны уменьшают свою энергию связи до 1 эВ за счет резонансного отталкивания $5d$-электронами ртути. Таким образом, захлопывание запрещенной зоны в твердых растворах кадмий–ртуть–теллур при увеличении содержания ртути более чем наполовину обусловлено подъемом потолка валентной зоны.