Анотація до роботи:

Березовська Н. І. Оптичні спектри та особливості дисперсії елементарних збуджень в кристалах зі структурою вюрциту: ZnO та CdSe. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.05 – оптика, лазерна фізика. Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2004.

В дисертації представлено результати комплексних досліджень особливостей дисперсії елементарних збуджень різного типу (фононних та електронних) в сполуках зі структурою вюрциту. Досліджено поляризовані спектри КРС другого порядку в кристалах ZnO та надано їх повну інтерпретацію на основі теоретико-групового аналізу правил відбору та визначення точок нульового нахилу дисперсійних кривих фононних станів, що отримані із застосуванням апарату проективних представлень. Розглянуто точки G, A, M, L, K, H, D, S, T зони Бріллуена. Уточнено хід дисперсійних кривих фононних станів в напрямках G – А, G – S – М (К – М – S), G – Т – К. Виявлено нові смуги в спектрі вторинного випромінювання монокристалів ZnO під час збудження в області, близькій до екситонного резонансу. На основі аналізу поляризаційної поведінки та енергетичного положення цих ліній запропоновано пояснення їх природи резонансним поляритон-поляритонним розсіянням. Також досліджено тонку структуру низькотемпературних спектрів ФЛ, відбивання та пропускання основного та збуджених станів А-екситонної серії в монокристалах CdSe. Виявлено прояви ефекту пружного та непружного поляритон-поляритонного розсіяння в спектрах ФЛ кристалів CdSe. Зареєстровано квантовий розмірний ефект для порошків ZnO з розмірами частинок 40 нм.

В дисертаційній роботі наведено результати експериментальних та теоретичних досліджень дисперсії елементарних збуджень фононного та електронного типу в сполуках зі структурою вюрциту. Основні результати роботи такі:

1. Вперше, використовуючи математичний апарат проективних представлень, визначено правила відбору для двофононних процесів (КРС та ІЧ поглинання) для точок симетрії G, A, M, L, K, H, D, U, P, S, T зони Бріллуена для кристалів зі структурою вюрциту.

2. Вперше на основі апарату проективних представлень розраховані правила відбору для матричних елементів імпульсу та вперше визначено число ненульових компонент тензора оберненої ефективної маси, що дає можливість впровадити методику розрахунку густини станів двочастинкових збуджень фононного, електронного типів та визначити тип ізоенергетичних поверхонь в кристалах зі структурою вюрциту.

3. Вперше надано повну інтерпретацію експериментально одержаних спектрів КРС другого порядку кристалів ZnO. Уточнено хід дисперсійних кривих фононних станів у напрямках G – А, G – S – М (К – М – S). Виявлено прояв внесків фононів, які відповідають точкам з напрямку G – Т – К, у спектр КРС другого порядку.

4. В монокристалах ZnO вперше зареєстровано спектри ФЛ, в яких спостерігались переходи із основного стану В-екситону та збуджених станів А- та В-екситонів.

5. За даними спектрів відбивання та ФЛ визначено параметри екситонного резонансу В-екситонів (величину поздовжньо-поперечного розщеплення w_LT, енергію екситон-фотонного зв'язку w_с) для кристалів ZnO.

6. В спектрах ФЛ кристалів ZnO в поляризації Е || с вперше зареєстрована заборонена в дипольному наближенні компонента основного стану В-екситону (3,3837 еВ), поява якої обумовлена взаємодією елементарних збуджень електронного типу. Показано, що цей ефект уточнює енергетичний спектр екситонних станів в кристалах ZnO.

7. Виявлено нові смуги (3,3707, 3,3665, 3,3638 еВ) в спектрі ФЛ кристалів ZnO під час збудження в області, близькій до екситонного резонансу. На основі аналізу поляризаційної поведінки та енергетичного положення цих ліній запропоновано пояснення їх природи резонансним поляритон-поляритонним розсіянням.

8. Виявлено прояви ефекту пружного та непружного поляритон-поляритонного розсіяння в спектрах ФЛ кристалів CdSe, а саме, поява заборонених за симетрією компонент основних екситонних станів в поляризації Е || с та додаткових компонент в спектрі ФЛ збуджених екситонних станів.

9. Зареєстровано квантовий розмірний ефект для порошків ZnO з розмірами частинок 40 нм. Блакитний зсув найнижчого екситонного стану та його фононного повторення складає 5 меВ для зазначених розмірів частинок.

Список цитованої літератури

1. J.M. Calleja, Manuel Cardona. Resonant Raman scattering in ZnO // Phys. Rev. B. – 1977. – Vol. 16, № 8. – P. 3753 – 3761.

2. A.W. Hewat. Lattice dynamics of ZnO and BeO // Solid State Commun. – 1970. – Vol. 8, № 3. – P. 187 – 189.

Публікації автора:

1. Белый Н.М., Герасимюк Н.И., Губанов В.А., Дмитрук И.Н., Крицкий А.В. Тонкая структура экситонов и поляритон-поляритонное рассеяние в кристаллах CdSe // Опт. и спектр. – 1993. – Т. 75, вып.4. – С. 795 – 799.

2. Березовська Н.І., Білий М.М., Губанов В.О. Комбінаційне розсіяння світла другого порядку та використання зон Джонса для встановлення його природи в кристалах ZnO // Вісник Київського університету. Сер. фіз.-мат. науки. – 1999. – Вип. 2. – С. 419 – 425.

3. Березовська Н.І., Губанов В.О. Поляритон-поляритонне розсіяння в кристалах групи А₂В₆ // Наукові записки НПУ імені М.П.Драгоманова. Серія: фіз.-мат. науки. – 2001. – № 2. – С. 60 – 64.

4. Berezovska N.I., Gubanov V.O., Dmitruk I.M., Biliy M.M. Some peculiarities of exciton luminescence of zinc oxide single crystals and powders // J. Lumin. – 2003. – V. 102–103. – P. 434 – 437.

5. Губанов В.О., Березовська Н.І. Спектроскопічні дослідження КРС другого порядку та визначення екстремальних значень щільності двофононних станів в кристалах ZnO // УФЖ. – 2004. – Т. 49, № 10. – С. 966 – 970.

6. Білий М.М., Герасимюк Н.І., Губанов В.О., Дмитрук І.М., Крицький О.В. Тонка структура екситонних станів в кристалах // Матер. міжвуз. наук.-практ. конф. “Розвиток наук. діяльн. студ. на основі експер. досліджень в галузі теплофіз. дисперс. систем”. – Ч.I. – Київ: КДПІ. – 1992. – C.65.

7. Губанов В.А., Герасимюк Н.И., Крицький А.В. Энергетический спектр экситонов в кристаллах CdSe // Матер. научно-произ. семинара “Оптика и спектроскопия и их применение в нар. хоз. и экологии”. – Каменец-Подольский. – 1992 – С. 130.

8. Gerasimuk N.I., Gubanov V.O., Dmitruk I.M. Some New Features in Excitonic Photoluminescence Spectra of ZnO Single Crystals // Proc. International Conf. on Luminescence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter. – Prague (Czech Republic). – 1996. – P. 13-87.

9. Gerasimuk N.I., Gubanov V.O., Biliy M.M. Large Zones Conception for Determination of Phonon States Dispersion in ZnO Crystals // Proc. XV International Conf. on Raman Spectroscopy. – Pittsburg (USA). – 1996. – P. 866 – 867.

10. Березовська Н.І., Губанов В.О. Поляритон-поляритонне розсіяння в кристалах групи А₂В₆ // Матер. V Всеукр. наук. конф. "Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики". – Київ, НПУ. – 2000. – С. 229.

11. N.I. Berezovska, V.O. Gubanov. Manifestation of the exciton polariton interaction in photoluminescence spectra in ZnO single crystals // Proc. XV International School-Seminar “Spectroscopy of molecules and crystals”. – Chernihiv (Ukraine). – 2001. – P. 88.

12. N.I. Berezovska, V.O. Gubanov, I.M. Dmitruk, M.M. Biliy. Some peculiarities of exciton luminescence of zinc oxide single crystals and powders // Proc. International Conf. on Luminescence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter. – Budapest (Hungary). – 2002. – P. 93.