Рекомбинация зарядовых носителей в криокристаллах неона с примесью кислорода

Abstract

Экспериментально исследована рекомбинация электронов и дырок в неоновых кристаллах, содержащих глубокие ловушки электронов из-за примесного кислорода вместе со слабо локализованными электронными состояниями матрицы. Измерения проводятся методом спектроскопии катодной люминесценции в диапазонах ВУФ, УФ и видимых длин волн при температурах от 2 до 8К. Обнаружено, что температурные зависимости интегральных интенсивностей собственной и внешней люминесценции в твердых растворах кислорода в неоне сходны и немонотонны по своей природе. Наблюдаемый эффект анализируется в модели двух сосуществующих каналов энергетической релаксации электронных возбуждений: через подсистему экситона Γ (1/2,3/2) и через рекомбинацию автолокализованных двухцентровых дырок и электронов. Показано, что изменения температуры интегральных параметров люминесценции обусловлены в основном особенностями рекомбинационного канала, эффективность которого определяется вероятностью локализации электронов в решетке матрицы в низкотемпературных областях (2,5-5К) и вероятностью улавливание примесных центров в температурном интервале 6-8К. Получены дополнительные доказательства возможности электронного автолокализации в решетке Ne с образованием неглубоких локализованных состояний.

The recombination of electrons and holes in neon crystals containing deep electron traps due to impurity oxygen along with weakly localized electron states of the matrix is investigated experimentally. Measurements are made by the method of cathode-luminescence spectroscopy in VUV, UV, and visible wavelength ranges at temperatures varying from 2 to 8K. It is found that the temperature dependences of integral intensities of intrinsic and extrinsic luminescence in solid solutions of oxygen in neon are similar and nonmonotonic by nature. The observed effect is analyzed in the model of two coexisting channels of energy relaxation of electron excitations: through the Γ(1/2,3/2) exciton subsystem and through the recombination of self-trapped two-center holes and electrons. It is shown that temperature variations of integral parameters of luminescence are mainly due to peculiarities of the recombination channel whose efficiency is determined by the probability of electron localization in the matrix lattice in the low-temperature regions (2.5–5K) and by the probability of trapping at impurity centers in the temperature range 6–8K. Additional proofs are obtained for the possibility of electron self-trapping in the Ne lattice with the formation of shallow localized states.