Влияние структурной неравновесности и температуры на фотоиндуцированные изменения оптического пропускания пленки YBa₂Cu₃O₆,₃₅

Abstract

В области низких температур Т < 125 К и при слабых световых потоках (~10¹³ фотон/см² • c) обнаружены сильные (~25%) фотоиндуцированные изменения оптического пропускания пленки YBa₂Cu₃O₆,₃₅ , нелинейно зависящие от времени облучения. Исследуются условия перехода нелинейных изменений пропускания к линейному закону. Анализ эффекта, основанный на взаимосвязи интенсивности оптических переходов с изменением концентрации электронов (дырок) в плоскости СuО₂ , позволил сделать выводы, что: критическим условием для эффективной фотонакачки носителей при слабых дозах облучения и при низких температурах является степень ортонеравновесности образца; в режиме нелинейных фотоиндуцированных изменений фотонакачка ускоряет релаксацию к равновесному ортоупорядочению в цепочках СuОх ; при фотодопировании световыми потоками выше порога металлизации работают одновременно два канала перехода электронов из СuО₂ в СuОх — один для фотоэлектронов, а другой для электронов с уровня Ферми плоскости СuО₂ . При 125 К в сильно накачанной пленке существует структурный переход порядок — беспорядок, при котором происходит сброс фотонакачанных электронов (дырок) при повышении температуры.

В області низьких температур Т < 125 К та при слабких світлових струменях (~10¹³ фотон/см² • с) виявлено значні (~25%) фотоіндуковані зміни оптичного пропускання плівки YBa₂Cu₃O₆,₃₅ , які нелінійно залежать від часу опромінення. Досліджено умови переходу нелінійних змін пропускання до лінійного закону. Аналіз ефекту, зроблений на підставі взаємозв’язку інтенсивності оптичних переходів із зміною концентрації електронів (дірок) в площині СuО₂ , дозволив прийти до висновків що: критичною умовою для ефективного фотонакачування носіїв при слабких дозах опромінення і низьких температурах є ступінь орто-нерівноважності зразка; в режимі нелінійних фотоіндукованих змін фотонакачування прискорює релаксацію до рівноважного ортовпорядкування в ланцюжках СuОх; при фотодопіруванні світловими струменями вище порога металізації працюють одночасно обидва канали переходу електронів з СuО₂ в СuОх — один для фотоелектронів, інший — для електронів з рівня Фермі площини СuО₂ . При 125 К в сильно накачаній плівці існує структурний перехід порядок — непорядок, при якому відбувається скид фотонакачаних електронів (дірок) при підвищенні температури.

Sharp (~25%) photoinduced changes in the optical transmission of the YBa₂Cu₃O₆,₃₅ film, which are non-linearly dependent on the irradiation time, are found at low temperatures, T < 125 K, and low light flows (~10¹³ photon/cm² • s). The conditions are studied under which the non-linear changes in transmission transform into a linear law. The analysis of the effect based on correlation between the optic transition intensity and the changing electron (hole) concentration in the СuО₂ plane permits the conclusion that (i) the degree of the sample ortho-nonequilibrium is the critical condition for effective photopumping of the carriers under low-dose irradiation at low temperatures, (ii) the photopumping enhances the relaxation to the equilibrium ortho-ordering in the CuOx chains under the condition of non-linear photoinduced changes, (iii) on photodoping with light flows above the metallization threshold, two channels of the electron transition from СuО₂ to СuОх are in simultaneous operation — one is for the photoelectrons and the other is for the electron from the Fermi level of the СuО₂ plane. At 125 K the heavily pumped film undergoes a structural order-disorder transition during which the pholopumped electrons (holes) are released as the temperature rises.