Ультразвуковые исследования эффекта Яна-Теллера в кристалле ZnSe:Fe²⁺

Abstract

В кристалле ZnSe:Fe²⁺ с концентрацией примеси железа n = 2,2·10¹⁹ cм⁻³ исследованы температурные зависимости поглощения и скорости поперечных ультразвуковых волн, распространяющихся в направлении [110], в интервале температур 1,4-100 К на частоте 53 МГц. Обнаружены пик поглощения при температуре 7,3 К и уменьшение фазовой скорости медленной поперечной моды ниже 40 К, в то время как для быстрой моды такие особенности не наблюдались. Эти аномалии интерпретированы как проявление эффекта Яна-Теллера. Смягчение модуля (C11-C12)/2 указывало на то, что локальные искажения в ZnSe:Fe²⁺ являются тетрагональными. В рамках предположения о релаксационной природе максимума поглощения была восстановлена температурная зависимость времени релаксации и получены значения высоты потенциального барьера и вибронной частоты.

У кристалі ZnSe:Fe²⁺ з концентрацією домішки заліза n = 2,2·10¹⁹ cм⁻³ досліджено температурні залежності поглинання й швидкості поперечних ультразвукових хвиль, що поширюються в напрямку [110], в інтервалі температур 1,4–100 К на частоті 53 МГц. Виявлено пік поглинання при температурі 7,3 К і зменшення фазової швидкості повільної поперечної моди нижче 40 К, у той час як для швидкої моди таких особливостей не спостерігалося. Ці аномалії інтерпретовано як прояв ефекту Яна–Телле- ра. Зм’якшення модуля (C11–C12)/2 вказує на те, що локальні спотворення в ZnSe:Fe²⁺ є тетрагональними. У рамках припущення про релаксаційну природу максимуму поглинання було відновлено температурну залежність часу релаксації й отримано значення висоти потенційного бар’єра й вібронної частоти.

Temperature dependences of absorption and phase velocity of transverse ultrasonic waves propagating along the [110] axis were investigated in the ZnSe:Fe²⁺ crystal (with dopant concentration n = 2,2·10¹⁹ cм⁻³ at the frequency 53 MHz in the interval of 1.4–100 Ê. A peak of absorption at 7.3 Ê and a decrease of phase velocity below 40 Ê were observed for a slow transverse mode while the fast mode did not display such anomalies. These anomalies were interpreted as a manifestation of the Jahn–Teller effect. The local distortions in ZnSe:Fe²⁺ have a tetragonal character. Within the assumption that the absorption peak has a relaxation origin, the temperature dependence of relaxation time was reconstructed and the potential barrier and the vibronic frequency were estimated.