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Electron Spin Resonance of Doped Glow-Discharge Amorphous Silicon

Abstract: The influence of doping on the ESR spectra of glow-discharge a-Si:H is systematically investigated in the X- and Q-band for phosphorus- and boron-doped samples up to a high doping level. Whereas for undoped and moderately doped material the well-known line with g = 2.0055 is observed, for highly boron-doped samples the broader line at g = 2.01 predominates as does the g = 2.0043 line in the case of high phosphorus doping. The linewidth of the resonance at g = 2.01, due to holes in localized valence band tail states, is mainly determined by a g-value spectrum. With increasing boron doping the width of this spectrum decreases and its centre of gravity shifts to smaller g-values. The narrower line with g = 2.0043, due to electrons in localized conduction band tail states, however, broadens with increasing phosphorus doping due to hyperfine interaction with the phosphorus nuclei. From these features it is concluded that the wave function of holes in valence band tail states is much more localized than that of electrons in the conduction band tail. At the same high doping level the spin density for the hole resonance at g = 2.01 is a factor of about 102 larger than for the electron line with g = 2.0043. This difference is explained by a different correlation energy U. Besides these lines a relatively weak resonance at g = 2.0026 is found for boron-doped samples and for phosphorus-doped material as well. Measurements on compensated samples indicate that by doping dangling bonds are created. Der Einflus von Dotierung auf die ESR-Spektren von glow-discharge-a-Si:H wird systematisch im X- und Q-Band fur Phosphor- und Bor-dotierte Proben bis herauf zu einem hohen Dotierungsniveau untersucht. Wahrend fur undotiertes und masig dotiertes Material die bekannte Linie mit g = 2,0055 beobachtet wird, ist fur hoch mit Bor dotierte Proben die breitere Linie mit g = 2,01 und fur starke Phosphordotierung die Linie mit 2,0043 vorherrschend. Die Linienbreite der Resonanz mit g = 2,01, die auf Locher in lokalisierten Zustanden des Valenzbandauslaufers zuruckzufuhren ist, wird hauptsachlich durch ein g-Wert-Spektrum bestimmt. Mit zunehmender Bordotierung nimmt die Breite dieses Spektrums ab und sein Schwerpunkt verschiebt sich zu kleineren g-Werten. Die schmalere Linie mit g = 2,0043, die von Elektronen in lokalisierten Zustanden des Leitungsbandauslaufers herruhrt, verbreitert sich dagegen mit wachsender Phosphordotierung durch Hyperfein-Wechselwirkung mit den Phosphorkernen. Aus diesen Eigenschaften wird geschlossen, das die Wellenfunktionen der Locher im Valenzbandauslaufer starker lokalisiert sind als die der Elektronen im Leitungsband-Tail. Bei der gleichen hohen Dotierung ist die Spindichte fur die Locherresonanz bei g = 2,01 um etwa den Faktor 102 groser als fur die Elektronenlinie mit g = 2,0043. Dieser Unterschied wird durch eine verschiedene Korrelationsenergie U erklart. Auser den oben genannten Linien wird noch eine relativ schwache Resonanz bei g = 2,0026 sowohl fur Phosphor- als auch fur Bor-dotiertes Material gefunden. Messungen an kompensierten Proben zeigen, das durch die Dotierung unabgesattigte Bindungen erzeugt werden.

Evaluation of Susceptibility Functions

Abstract: Simple algebra is sufficient to show that all the commonly accepted, empirical susceptibility relationships exhibit power laws as functions of frequency, in the limits of both low and high frequencies. The exponents of these power law relationships are presented and it is shown that simple relationships exist between them. It is established that the Debye relationship is unique. By means of Cole-Cole presentation comparison is made between the susceptibility functions. As it has been established that in order to characterise the large bulk of experimental data on solids and liquids functions requiring two characteristic parameters are required comparison is made between the Havriliak-Negami and Dissado-Hill expressions, which are of this form, and typical experimental results. It is concluded that the latter expression is more applicable. Simple Algebra ist ausreichend, um zu zeigen, das alle allgemein akzeptierten, empirischen Suszeptibilitatsbeziehungen Potenzgesetze in Abhangigkeit von der Frequenz sind, sowohl im Grenzfall niedriger als auch hoher Frequenzen. Die Exponenten der Potenzgesetze werden dargelegt und es wird gezeigt, das zwischen ihnen einfache Beziehungen bestehen. Es wird festgestellt, das die Debye-Beziehungen eindeutig sind. Mittels Cole-Cole-Darstellung wird ein Vergleich zwischen den Suszeptibilitatsfunktionen durchgefuhrt. Da festgestellt wurde, das zur Charakterisierung des grosen Umfangs an experimentellen Daten fur Festkorper und Flussigkeiten Funktionen notwending sind, die zwei charakteristische Parameter erfordern, wird ein Vergleich zwischen den Ausdrucken von Havriliak-Negami und Dissado-Hill, die von dieser Form sind, und typischen experimentellen Ergebnissen durchgefuhrt. Es wird angenommen, das der letztere Ausdruck fur eine Anwendung besser geeignet ist.

On the Defect Structure of Zinc-Doped Zinc Oxide

Abstract: The reinterpretation of the EPR investigations of electron irradiated and doped zinc oxide reveal that the EPR signal with the g-factor near 1.96 has to be attributed to the conduction electron. Oxygen vacancies with the EPR signal near 1.99 solely can be created by electron irradiation or strong mechanical damaging. These results are exclusively compatible with the assumption that zinc oxide contains excess zinc in the form of zinc interstitials. Die Reinterpretation der ESR-Untersuchungen an elektronenbestrahltem und dotiertem Zinkoxid zeigt, das das ESR-Signal mit dem g-Faktor bei 1,96 dem Leitungselektron zuzuschreiben ist. Sauerstoffleerstellen mit dem ESR-Signal bei 1,99 konnen nur durch Elektronenbestrahlung und starke mechanische Schadigung erzeugt werden. Diese Resultate konnen ausschlieslich mit der Annahme gedeutet werden, das Zinkoxid uberschussiges Zink in Form von Zwischengitteratomen enthalt.

A New Interpretation of EXAFS Spectra in Real Space. I. General Formalism

Abstract: It is shown that the problem of determining the function of radial atomic distribution around an absorbing atom by oscillations of the X-ray absorption coefficient belongs to a family of incorrect problems. A regularization algorithm is proposed for the problem concerned. Computational schemes realized involving the use of computers are described. Some results of model calculations are given. Es wird gezeigt, das das Problem der Bestimmung der radialen atomaren Verteilungsfunktion um ein absorbierendes Atom durch Oszillationen des Rontgenabsorptionskoeffizienten zur Familie der inkorrekten Probleme gehort. Ein Regulierungsalgorithmus wird fur das betrachtete Problem vorgeschlagen. Realisierte Berechnungsschemata, die die Benutzung von Computern einschliesen, werden beschrieben. Einige Ergebnisse von Modellberechnungen werden mitgeteilt.

Non‐Γ Deep Levels and the Conduction Band Structure of Ga1−xAlxAs Alloys

Abstract: The electrical properties of the Ga1−xAlxAs alloys are strongly controlled by the emergence of deep levels in crystals which have x values near to the direct—indirect conduction band transition composition. The activation energy of the deep levels and the energy of the L conduction band minima with respect to the lowest energy Γ minimum (0.19 ≦ x ≦ 0.43) and × minima (0.43 < 〈x ≦ 0.61), are determined from the temperature dependence (77 K ⪅ T ⪅ 750 K) of the Hall electron concentration on high-purity crystals. It is shown that the lowest energy indirect minima is L in Ga1−xAlxAs for alloy compositions in the range 0.19 ≦ x ≦ 0.37. The variation in the energy separation ΔEΓL at 300 K between the Γ and L minima is best described by the equation ΔEΓL = (0.285 — 0.595x) eV for 0.19 ≦ x ≦ 0.47. The Γ—L cross-over composition is, thus, determined to be x = 0.47. For x ⪆ 0.25, a deep level dominates the electrical characteristics of the crystals. The activation energy of the deep level with respect to the Γ minimum increases with x, being (0.170 ± 0.005) eV at x = 0.44, but with respect to the L minima remains almost constant with a value of ≤0.200 ± 0.005≤ eV for 0.19 ⪅ x = 0.44. For x > 0.44, the energy of this level below the × minima decreases monotonically reaching a value of (0.106 ± 0.005) eV at x = 0.78. Heavily compensated shallow donor levels are also present in the alloys. Similar measurements on samples with compositions in the range 0.23 ≦ x ≦ 0.32 and under hydrostatic pressure have shown that the deep level is mainly associated with the indirect minima L and × although the Γ minimum is the lowest in energy. Die elektrischen Eigenschaften von Ga1−xAlxAs-Legierungen werden stark gesteuert durch das Auftreten von tiefen Niveaus in Kristallen, mit x-Werten in der Nahe der Ubergangszusammensetzung direktes—indirektes Leitungsband. Die Aktivierungsenergie der tiefen Niveaus und der Energie der L-Leitungsbandminima bezuglich des energetisch tiefsten Γ-Minimums (0,19 ≦ x ≦ 0,43) und der X-Minima (0,43 < x ≦ 0,61) werden aus der Temperaturabhangigkeit (77 K ⪅ T ⪅ 750 K) der Hall-Elektronenkonzentration an hochreinen Kristallen bestimmt. Es wird gezeigt, das in Ga1−xAlxAs mit Zusammensetzungen im Bereich 0,19 ≦ x ≦ 0,37 L das energetisch tiefste indirekte Minimum ist. Die Anderung des energetischen Abstandes ΔEΓL zwischen den Γ und L Minima wird bei 300 K und 0,19 ≦ x ≦ 0,47 am besten durch die Formel ΔEΓL (0,285 — 0,595x) eV beschrieben. Die Γ—L Uberkreuzung erfolgt bei der Zusammensetzung x = 0,47. Fur x ≦ 0,25 bestimmt ein tiefes Niveau das elektrische Verhalten der Kristalle. Die Aktivierungsenergie des tiefen Niveaus bezogen auf das Γ-Minimum nimmt mit x zu und betragt (0,170 ± 0,005) eV, aber bezogen auf die L-Minima bleibt sie fur 0,19 ≦ x ≦ 0,44 fast konstant bei einem Wert von (0,200 ± 0,005) eV. Fur x > 0,44 nimmt die Energie dieses Niveaus unterhalb des X-Minimums monoton ab und erreicht bei x = 0,78 einen Wert von (0,106 ± 0,005) eV. Stark kompensierte, flache Donatorniveaus sind ebenfalls in den Legierungen vorhanden. Ahnliche Messungen an Proben mit 0,23 ≦ x ≦ 0,32 unter hydrostatischem Druck zeigen, das das tiefe Niveau hauptsachlich mit den indirekten Minima L und × verknupft ist, obwohl das Γ-Minimum das energetisch tiefste ist.

The Incommensurate Peierls Phase of the Quasi-One-Dimensional Fröhlich Model with a Nearly Half-Filled Band

Abstract: The one-dimensional Frohlich model with a nearly half-filled band is solved in the mean-field approximation for finite temperatures, extending a recent ground-state calculation by Brazovski et al. The commensurate–incommensurate phase transition is shown to be continuous, and the corresponding transition temperature is calculated as a function of the chemical potential or the electron density. Das eindimensionale Frohlich-Modell mit einem fast halbgefullten Band wird in der Molekularfeld-Naherung in Erweiterung einer neueren Grundzustandsberechnung von Brazovski u. a. fur endliche Temperaturen gelost. Es wird gezeigt, das der Kommensurabel–Inkommensurabel-Phasenubergang stetig ist. Die Ubergangstemperatur wird in Abhangigkeit vom chemischen Potential oder der Elektronendichte berechnet.

A Quantitative Estimation of the Admixture in the Ground State Wave Function of Cu2+ in Low‐Symmetry Crystal Fields

Abstract: A method of calculating the ground state wave function for Cu2+ in rhombic crystal fields using the spin-Hamiltonian parameters is discussed. The expressions for spin-Hamiltonian parameters are deduced when the ground state contains comparable contributions from |x2 – y2 and |3z2 – r2 including the effect of covalency. The effectiveness of these expressions is illustrated by estimating the wave function for Cu2+ in four pseudo-Jahn-Teller systems, with varying degrees of admixture in the ground state. Es wird eine Methode zur Berechnung der Grundzustandswellenfunktion fur Cu2+ in rhombischen Kristallfeldern bei Benutzung der Spin-Hamiltonparameter diskutiert. Die Ausdrucke fur die Spin-Hamiltonparameter werden abgeleitet, wenn der Grundzustand vergleichbare Beitrage von |x2 – y2 und |3z2 – r2 einschlieslich des Kovalenzeffekts enthalt. Die Wirksamkeit dieser Ausdrucke wird durch die Berechnung der Wellenfunktion fur Cu2+ in vier Pseudo-Jahn-Teller-Systemen illustriert, mit variierendem Grad der Zumischung in den Grundzustand.

X‐ray investigation of thermal expansion and atomic thermal vibrations of tin, indium, and their alloys

Abstract: Thermal expansion and anisotropic thermal vibrations are investigated for pure tin, indium, and their intermetallic compounds : In3Sn and InSn4, below and above room temperature. Measurements are performed with spherically shaped single crystals. The dependences of the lattice parameters on temperature are measured by using the high precision Bond-type diffractometer. Sets of reflection intensities are taken and anisotropic temperature factors were calculated in the structure refinement process. An analysis of the formula concerning the bonding energy of the crystals discussed is carried out. The theoretical thermal expansion coefficients are compared with experimental ones. Die thermische Ausdehnung sowie die anisotropen Atomschwingungen werden fur reines Zinn, Indium und deren zwischenmetallische Verbindungen In3Sn und InSn4 unterhalb und oberhalb Raumtemperatur untersucht. Die Untersuchungen wurden an kugelformigen Einkristallen durchgefuhrt. Die Abhangigkeiten der Gitterparameter von der Temperatur wurden mit Hilfe eines sehr prazisen Bond-Diffraktometers gemessen. Es werden die anisotropen Atomschwingungen anhand der gemessenen Intensitaten der Reflexe im Prozes der Strukturverfeinerung berechnet. Es wird auch eine Analyse der Formel fur die Bindungsenergie der untersuchten Kristalle durchgefuhrt. Die experimentell bestimmten Ausdehnungskoeffizienten werden mit den theoretischen verglichen.

On the Concentration Dependence of the Thermal Impurity‐to‐Band Activation Energies in Semiconductors

Abstract: It is proved by Hall effect measurements on Te-doped GaP and on ZnSiP2 that the thermal activation energies of the majority impurities depend on the minority impurity concentrations. A new theoretical explanation for this concentration dependence is presented. Mittels Halleffektmessungen an Te-dotiertem GaP und an ZnSiP2 wird gezeigt, das die thermischen Aktivierungsenergien der Majoritatsstorstellen von der Konzentration der Minoritatsstorstellen abhangen. Fur diese Konzentrationsabhangigkeit wird eine neue theoretische Erklarung gegeben.

Vacancy-Induced and Two-Phonon Raman Scattering in ZrCx, NbCx, HfCx, and TaCx

Abstract: Raman scattering is studied in the substoichiometric transition metal carbides. The carbon vacancies in these cubic solids induce a one-phonon spectrum that essentially mirrors the phonon density of states. The superconducting group Vb carbides NbC0.98 and TaC0.99 have one-phonon Raman spectra that show characteristic phonon softening. Strong A + A and O + A two-phonon peaks are also seen. In NbC0.76, which has a low Tc, the one-phonon peaks harden, and the two-phonon intensities weaken. Mechanical polishing of NbC0.98 and TaC0.99 reduces two-phonon scattering and hardens and broadens the one-phonon spectra. The non-superconducting adjacent group IVb carbides ZrC0.96, ZrC0.87, and HfC0.99 have higher-frequency one-phonon peaks and no two-phonon features.

Theory of Secondary Electron Emission. I. General Theory for Nearly-Free-Electron Metals

Abstract: A detailed theory of secondary electron emission (SEE) for nearly-free-electron (NFE) metals is developed. The creation of secondary electrons (SE) by primary electron (PE) collisions with metal electrons in core states and in the Fermi sphere is considered. Especially a calculation is given of SE production by plasmon decay on the basis of a general model potential. Both, elastic and inelastic collisions of internal secondaries are taken into account. Primary energies are limited to 1 to 2 keV. General formulas regarding excitation functions, mean free paths, and scattering functions, necessary for the computation of the energy angular distribution of SE and secondary yield, are derived. Es wird eine detaillierte Theorie der Sekundarelektronenemission von Metallen mit nahezu freien Elektronen formuliert. Dazu wird die Erzeugung von Sekundarelektronen (SE) durch Stose zwischen Primarelektronen und Metallelektronen in Rumpfzustanden und in der Fermikugel untersucht. Insbesondere wird die Erzeugungsrate von SE durch Plasmon-Zerfall mit Hilfe eines allgemeinen Modellpotentials berechnet. Elastische und inelastische Stose der inneren SE werden berucksichtigt. Die Primarenergie liegt zwischen 1 und 2 keV. Allgemeine Ausdrucke fur die Anregungsfunktion, mittlere freie Weglangen und Streufunktionen, die fur die Bestimmung der Energie-Winkelverteilung der SE und der Ausbeute notwendig sind, werden abgeleitet.

On the Luminescence of Sm3+, Gd3+, and Dy3+ in Yttrium Aluminium Borate

Abstract: Concentration quenching of the luminescence in Y1−xRExAl3B4O12 (RE = Sm, Gd, Dy;0 < x ≦ 1) is examined. In the case of gadolinium compound the quenching is due to energy migration among the Gd3+ ions to quenching centres. From the decay curve of GdAl3B4O12 a lower limit for the diffusion constant at 300 K is derived. The quenching of the Sm3+ and Dy3+ ion emission can be ascribed to resonant cross-relaxation. The interaction between the ions is probably of the electric dipole-dipole type. The critical concentrations for the transfer processes are given. Die Konzentrationsloschung der Lumineszenz von Y1−xRExAl3B4O12 (RE = Sm, Gd, Dy; 0 < x ≦ 1) wird untersucht. Im FalIe von Gadoliniumverbindungen ist die Loschung der Emission der Energiewanderung uber Gd3+-Ionen zu Tilgungszentren zuzuschreiben. Aus der Emissionsabklingkurve des GdAl3B4O12 wird ein kleinster Wert fur die Diffusionskonstante bei 300 K abgeleitet. Die Tilgung der Emission der Sm3+ -und Dy3+ -Ionen kann der resonanten Kreuz-Relaxation zugeschrieben werden. Die Wechselwirkung zwischen den Ionen ist wahrscheinlich vom Dipol-Dipoltyp. Die kritischen Konzentrationen fur die Transferprozesse werden angegeben.

The Luminescence Properties of Alkaline-Earth Oxides Activated with 6s2 Ions

Abstract: The luminescence spectra of CaO and SrO activated with Pb2+ or Bi3+ ions show vibrational structure. The features in the spectra are discussed by considering the PbO (BiO) octahedron as an isolated unit in the rocksalt lattice. The luminescence spectra of Tl+-activated CaO and SrO do not show vibrational structure. Comparisons are made with other s2 ion-activated systems. Die Lumineszenzspektren von CaO und SrO aktiviert mit Pb2+ -oder Bi3+-Ionen zeigen Vibrationsstrukturen. Die Strukturen in den Spektren werden unter der Annahme diskutiert, das man die PbO (BiO) Oktaeder wie eine isolierte Einheit im Steinsalzgitter betrachtet. Die Lumineszenzspektren von Tl+-aktiviertem CaO und SrO zeigen keine Vibrationsstrukturen. Ein Vergleich mit anderen s2-Ionen-aktivierten Systemen wird durchgefuhrt.

Hole Effective Masses in CuInSe2

Abstract: Optical transmittance and reflectance spectra are measured in p-type CuInSeZ single crystals at 100 and 300 K in the photon energy range from 0.03 to about 1.0 eV. At hv = 0.07 to 0.70 eV the absorption is governed by intervalence band transitions. Assuming spherical parabolic energy dispersion relations for all the three valence bands, the effective masses of the heavy hole, light hole, and split-off bands are determined to mhh = 0.71m0, m1h = 0.092m0, and msh = 0.085m0, respectively. Optische Transmissions- und Reflexionsspektren werden an p-leitenden CuInSe2-Einkristallen bei 100 und 300 K im Photonenenergiebereich von 0,03 bis etwa 1,0 eV gemessen. Bei hv = 0,07 bis 0,70 eV liegt Absorption durch Intervalenzbandubergaange vor. Unter Annahme spharischer parabolischer Energiedispersionsbeziehungen fur alle drei Valenzbander werden die effektiven Massen des schweren und leichten Locherbandes sowie des Split-off-Bandes zu mhh = 0,71mc, m1h = 0,092m0 und msh - 0,085m0 bestimmt.

Infrared Band Assignments in Oxidised Hydrogenated a‐Si Films

Abstract: The infrared transmission spectra of two ‘polysilanes’ of approximate composition (SiH2)x and (SiH)x, prepared by chemical means, have been measured in the range 4000 to 650 cm−1 The appearance of new bands in the infrared spectra during the oxidation of films of these materials by exposure to air is interpreted in terms of changes in the local environment around the silicon-hydrogen moieties It is demonstrated that the wave number of the silicon—hydrogen stretching modes of SiH and SiH2, groups vary systematically with the number and electronegativity of the next neighbouring atom The influence of the inductive effect on the stretching frequencies can be empirically related, following the methodology of Lucovsky, to the Pauling electronegativity sum of the adjacently bound oxygen atoms The infrared band frequencies exhibited in the oxygenated ‘polysilane’ samples correspond exactly with bands that arise during the exposure of certain undoped and P-doped hydrogenated a-Si films to air Ageing phenomena produced in rf discharge a-Si films are associated with the porosity and oxidation of a hydrogen rich phase in the amorphous material Die Infrarottransmissionsspektren zweier chemisch hergestellter „Polysilane” der Zusammen-setzung (SiH2)x und (SiH)x wurden im Bereich 4000 bis 650 cm−1 gemessen Das Auftreten neuer Banden im Infrarotspektrum wahrend der Oxidation der Schichten durch Aussetzen dieser Materialien an Luft wird mit Anderungen der lokalen Umgebung um die Silizium-Wasserstoff-Halften erklart Es wird gezeigt, das die Wellenzahl der Silizium—Wasserstoff-Stretching-Moden von SiH- und SiH2-Gruppen sich systematisch mit der Zahl und Elektronegativitat der nachsten Nachbaratome andert Der Einflus des induktiven Effekts auf die Stretchingfrequenz last sich empirisch, nach der Methodologie von Lucovsky, mit der Summe der Paulingschen Elektronegativitat der benachbarten gebundenen Sauerstoffatome verknupfen Die Frequenzen der in den sauerstoffbehandelten „Polysilan”-Proben auftretenden Infrarotbanden stimmen exakt mit Banden uberein, die wahrend der Einwirkung von Luft auf einige undotierte oder p-dotierte, wasserstoff-behandelte a-Si-Schichten auftreten Alterungserscheinungen in HF-Entladungs-a-Si-Schichten werden mit der Porositat und der Oxidation einer wasserstoffreichen Phase im amorphen Material verknupft

On the Luminescence of Cs3Bi2Br9 Single Crystals

Abstract: The luminescence properties of Cs3Bi2Br9 single crystals are reported. Cs3Bi2Br9 is an ordered perovskite, structurally and electronically related to the cesium lead halides. Emission and excitation spectra are measured at 4.2 K. The luminescence originates from the recombination of excitons bound to defects, except for a sharp line at 459.2 nm, which is ascribed to free exciton recombination. The band-gap transition takes place at about 2.7 eV and is found to be direct and allowed. The intensity of the emission bands and the decay times are measured as a function of temperature. The results are interpreted assuming detrapping and exciton migration.

LO-Phonon-Plasmon Dispersion in GaAs Hydrodynamical Theory and Experimental Results

Abstract: Measurements of the LO-phonon-plasmon dispersion in GaAs epitaxial samples are performed in the wave vector range K ≈ 0 to 106 cm−1, by using VIS, IR Raman scattering, and FIR reflectivity. For analysis the simple hydrodynamical theory for the free carrier electric susceptibility is used. Good agreement with the experimental data is obtained. LO-Phonon-Plasmon-Dispersionskurven werden an GaAs-Epitaxie-Schichten im Wellenvektor-bereich K ≈ 0 bis 106 cm−1 gemessen. Dazu wird Ramanstreuung im Sichtbaren und Infraroten und FIR-Reflexion benutzt. Zur Beschreibung wird die sehr einfache hydrodynamische Theorie fur die elektrische Suszeptibilitat freier Ladungstrager angewandt. Sie ergibt bereits eine gute Ubereinstimmung mit den experimentellen Daten.

Impurity-Associated Colour Centres in Mg- and Ca-Doped Al2O3 Single Crystals

Abstract: In Mg- and Ca-doped α-Al2O3 crystals irradiated by X-rays at 80 K new paramagnetic colour centres are observed having an absorption band at about 255 nm and an emission band at 310 nm. The hyperfine structure of the EPR spectrum indicates that the unpaired electron spin interacts mainly with two Al27 nuclei. The optical and EPR spectra are consistent with the model of a centre involving one electron trapped at an anion vacancy adjoining the substitutional divalent ion (FMg or FCa). The luminescence band at 290 nm observed in the TSL peak at 225 K is suggested to result from the recombination of the holes with the FMg(FCa) centres. [Russian Text Ignored]

Correlation Factors for Diffusion in Binary Alloys with Short‐Range Order

Abstract: A method is presented for the calculation of the diffusion kinetics in binary alloys with only short-range order. The method may be considered as an extension of Manning's theory on random alloys. Effects from atom-vacancy exchanges on local order are taken into account in detail. The model is tested by comparing its results for alloys with nearest-neighbour interactions with correlation factors obtained by computer simulation. For all sets of interatomic energies very good agreement is obtained over the entire temperature range. The present treatment of correlation effects may also be applied to more extended alloy models or to multicomponent systems. Es wird eine Methode fur die Berechnung der Diffusionskinetik in binaren Legierungen mit Nahordnung vorgeschlagen, die als Erweiterung der Theorie von Manning fur vollig ungeordnete Legierungen betrachtet werden kann. Der Einflus von Atom—Leerstelle-Platzwechseln auf den lokalen Ordnungszustand wird auf detaillierte Weise in die Berechnung einbezogen. Die Ergebnisse des Modells werden fur Legierungen, in denen nur Wechselwirkung nachster Nachbarn vorliegt, mit aus Computersimulationen gewonnenen Korrelationsfaktoren verglichen. Fur alle Werte der Wechselwirkungsenergien wird sehr gute Ubereinstimmung erzielt. Die hier vorgestellte Behandlung von Korrelationseffekten kann auch fur umfassendere Legierungsmodelle oder fur mehrkomponentige Systeme verwendet werden.

Electrical Conductivity Mechanism in Zinc and Copper Substituted Magnetite

Abstract: The electrical transport properties in polycrystalline ferrous zinc ferrites, ZnxFe3−xO4 (x = 0, 0.2, 0.4, 0.6) and ferrous zinc–copper ferrites, ZnxCu0.1Fe2.9-xO4 (x = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4), are studied by measuring the conductivity and the Seebeck coefficient. The conductivity is shown to arise from the phonon-induced tunneling of electrons from one B site to another in the cubic phase of these ferrites. Durch Messungen der Leitfahigkeit und des Seebeck-Koeffizienten werden die elektrischen Transporteigenschaften in polykristallinen Ferro-Zink-Ferriten, ZnxFe3−xO4 (x = 0; 0,2; 0,4; 0,6) und Ferro-Zink–Kupfer-Ferriten, ZnxCu0,1Fe2,9-xO4 (x = 0; 0,1; 0,2; 0, 3; 0,4) untersucht. Es wird gezeigt, das die Leitfahigkeit vom Phononen-induzierten Tunneln der Elektronen von einem B-Platz zum anderen in der kubischen Phase dieser Ferrite herruhrt.

The Exponential Shape of the Optical Absorption Edge Tail

Abstract: A simple model of light absorption for photon energy smaller than the width of the forbidden band-gap Eg is proposed. Assuming that the shape of the fundamental absorption edge is influenced by elastic fluctuations in Eg caused by both, permanent and temperature lattice disorder, a general expression for the exponential shape of the optical tail is obtained, which is valid for both, amorphous and crystalline solids. The so-called Urbach rule (exponential dependence on energy and temperature) represents an asymptotic relation of this formula when the permanent disorder is neglected. The proposed model also predicts quantitatively the values of the steepness parameter for several materials which show the Urbach shape of the absorption edge tail. Fur Photonenenergien kleiner als die Breite der verbotenen Zone Eg wird ein einfaches Modell fur die Lichtabsorption vorgestellt. Unter der Annahme, das der Verlauf der Absorptionskante durch elastische Fluktuationen in Eg beeinflust wird, die sowohl durch permanente als auch temperaturabhangige Gitterfehlordnung verursacht werden, kann man einen allgemeinen Ausdruck fur die exponentielle Form des Ausaufers der optischen Absorptionskante erhalten, der sowohl im amorphen wie auch im kristallinen Fall Gultigkeit besitzt. Die sogenannte Urbach-Regel — exponentielle Energie- und Temperaturabhangigkeit — stellt dann einen asymptotischen Grenzfall der angegebenen Formel dar, wenn man die permanente Unordnung vernachlassigt. Das vorge-schlagene Modell liefert auch quantitative Werte des „Steiheits-Parameters„ verschiedener Materialien, die einen Auslaufer der Absorptionskante mit Urbach-Form besitzen.

The influence of a magnetic field on the ground and excited states of bound exciton complexes in ZnO

Abstract: The Zeeman splittings of those luminescence and absorption lines of ZnO are investigated which are due to excitons bound to impurities. Additionally the thermalization of the Zeeman components is studied. The results are discussed in terms of excitons bound to neutral donors and acceptors. The g-values for the different lines are determined and discussed. Excited states of the complexes, which are investigated by means of excitation spectroscopy, are identified by their magnetic field behaviour, as being due to a hole from a deeper valence band and excited states of the envelope function.

Optical Phonons and Crystalline Symmetry of InSe

Abstract: A survey of the Raman and infra red data for the layered structure InSe shows that there is no agreement upon its crystallographic structure. The polytypes, β, e, and γ are equally invoked by the various groups. Some experiments on samples from different laboratories are repeated. Infrared transmission at different temperatures and Raman spectra away from resonance are obtained. It is concluded on the basis of the optical data that InSe crystallizes only in the β-polytype. All previous optical measurements can be explained with the β-polytype if one takes into account the resonance Raman effect. It is inferred from the Raman and infra red data that the interlayer interaction cannot be exclusively of the van der Waals type and that long range Coulomb forces contribute to the lattice dynamics of InSe. Ein Uberblick der Raman- und Infrarot-Daten fur die Schichtstruktur InSe zeigt, das keine Ubereinstimmung mit seiner kristallographischen Struktur besteht. Von verschiedenen Gruppen werden die Polytypen β, e und γ gleichermasen angesprochen. Einige Experimente an Proben aus verschiedenen Laboratorien werden wiederholt. Infrarot-Transmission bei verschiedenen Temperaturen und nichtresonante Raman-Spektren werden beobachtet. Auf der Grundlage der optischen Werte wird geschlossen, das InSe nur in der β-Polytype kristallisiert. Alle fruheren optischen Messungen lassen sich mit der β-Polytype erklaren, wenn man den Resonanz-Raman-Effekt berucksichtigt. Aus den Raman- und Infrarot-Daten wird gefolgert, das die Schichten-Wechselwirkung nicht ausschlieslich vom Van der Waals-Typ sein kann und das langreichweitige Coulombkrafte zur Gitterdynamik von InSe beitragen.

Self-Diffusion of Iron in the Amorphous Alloys Fe40Ni40P14B6 and Fe80B20

Abstract: In amorphous and cystallized Fe40Ni40P14B6 and amorphous Fe80B20 alloys the diffusion coefficient of iron is investigated using radiotracers and a microsectioning technique. The diffusion coefficient in Fe40Ni40P14B6 can be described by an Arrhenius relation according to D equals; D0 exp (−Q/kT) with D0 equals; 10 cm2/s, and Q equals; 2.0 eV. In Fe80B20 no diffusion could be observed. In amorphen und kristallisierten Fe40Ni40P14B6- und amorphen Fe80B20-Legierungen wird der Diffusionskoeffizient von Eisen mit Hilfe der Methode radioaktiver Traceratome und einer Mikroabtragetechnik untersucht. Der Diffusionskoeffizient von Fe in Fe40Ni40P14B6 kann durch ein Arrheniusgesetz, D equals; D0 exp (−Q/kT), mit D0 equals; 10 cm2/s und Q equals; 2,0 eV beschrieben werden. In Fe80B20 konnte keine mesbare Diffusion beobachtet werden.

Theory of Secondary Electron Emission. II. Application to Aluminum

Abstract: The theory of secondary electron emission developed in Part I is applied to polycrystalline aluminum and the results are compared with experimental data. The angular distribution of secondary electrons (SE) obtained proves to be a cosine distribution in accordance with measurements. Caused by the V220 model potential coefficient one gets an unrealistic peak at E ≈ 10 eV in the energy distribution of SE. Yield values of SE calculated for primary energies E0 = 1 to 2 keV differ by a factor 1.5 to 2 from the measurements. SE created by plasmon decay contribute nearly 60% to the theoretical yield. Die in Teil I entwickelte Theorie der Sekundarelektronenemission wird auf polykristallines Aluminium angewendet und die Ergebnisse mit den Mesdaten verglichen. In Ubereinstimmung mit diesen ergibt sich eine cos-Verteilung fur die Winkelabhangigkeit der Sekundarelektronen (SE). Bedingt durch den V220-Koeffizienten des Modellpotentials erhalt man in der Energieverteilung der SE bei E ≈ 10 eV einen unrealistischen Peak. Die fur eine Primarenergie E0 = 1 bis 2 keV berechnete Ausbeute der SE weicht um einen Faktor 1,5 bis 2 von den Mesdaten ab. Die durch Plasmon-Zerfall entstehenden SE tragen zu etwa 60% zur theoretischen Ausbeute bei.

Energy Band Structure and Electronic Properties of NiAs Type Compounds. II. Antiferromagnetic Manganese Telluride

Abstract: A first calculation of the electron energy spectrum of ferromagnetic MnAs is made using the Green's function method. A potential model with variable occupation numbers determined from the condition of magnetic moment self-consistence is employed. Strong hybridization of manganese 3d-states and arsenic 4p-states is obtained. In accordance with the experiment the conductivity has metallic character. The spin-polarisation is shown to affect the electron structure formation considerably. The principal cross-sections of the Fermi surface are plotted and discussed. The joint density of states and magnetic form factors are calculated and compared with the experiment. [Russian Text Ignored].

The Electron Mobility and Thermoelectric Power in InSb at Atmospheric and Hydrostatic Pressures

Abstract: First, theoretical calculations of electron mobility and thermoelectric power in n-type InSb are reported at liquid nitrogen and room temperatures. All the scattering mechanisms of importance in InSb are taken into account. The calculations based upon a variational solution of the Boltzmann equation are compared with experimental results over the whole available range of electron concentrations. Good agreement between theoretical and experimental results is obtained using the value of deformation potential constant C = 14.6 eV. Secondly, both, experimental and theoretical investigations are made of mobility in InSb under hydrostatic pressure at 77 K within a wide range of electron concentrations. The smallest electron concentrations obtained by freezing the conduction electrons on the metastable states are of order of 1 × 1012 cm−3. Also for those smallest concentration it is possible to describe theoretically the dependence of mobility on the hydrostatic pressure using the same set of parameters as previously, and assuming some compensation of donors by acceptors. [Russian Text Ignored].