Photoinduced Optical Properties Of Tl1-xIn1-xSixSe2 Single Crystals

The influence of temperature on electroconductivity and photoinduced changes of the absorption at 0.15 eV under influence of the second harmonic generation of CO₂ laser for the two type of single crystals were investigated. The single crystals Tl_1−xIn_1−xSi_xSe₂ (x=0.1 and 0.2) have been grown by the two-zone Bridgaman-Stockbarger method. The temperature studies of electroconductivity were done in cryostat with thermoregulation in the temperature 77 - 300 K, with stabilization ±0.1 K. Photoinduced treatment of the investigated single crystals were performed using the 180 ns pulses second harmonic generation of the CO₂ laser operating at 5.3 μm. Experimental studies have shown that for the Tl_1−xIn_1−xSi_xSe₂ single crystals with decreasing temperature from 300 up to 240 K and from 315 up to 270 K the conductivity is realized by thermally excited impurities with activation energies equal to about 0.24 eV and 0.22 eV for x= 0.1 and 0.2, respectively. Photoinduced absorption achieves its maximum at a power density below 100 mJ/cm². Has been shown that the samples with x=0.2 demonstrated higher changes of the photoinduced absorption with respect to the x=0.1. With further decreasing temperature is observed monotonic decrease in the activation energy of conductivity. The origin of these effects is caused by the excitations of both the electronic as well as phonon subsystem. At some power densities the anharmonic excitations become dominant and as a consequence the photoinduced absorption dependence is saturated what were observed. Additionally, we were evaluated at given temperature the average jump length of R for localized states near Fermi level.

W pracy badano wpływ temperatury na przewodnictwo elektryczne oraz indukowane światłem zmiany absorpcji optycznej przy 0.15 eV, pod działaniem drugiej harmonicznej lasera CO₂ dla dwóch typów monokryształów. Monokryształy Tl_1−xIn_1−xSi_xSe₂ (x=0.1 i 0.2) otrzymano w pionowym dwustrefowym piecu metodą Bridgamana-Stockbargera. Badania temperaturowe przewodności elektrycznej przeprowadzono w kriostacie z termoregulacją, w temperaturze 77-300 K, przy stabilizacji ±0,1 K. Fotoindukowaną obróbkę laserową monokryształów wykonano przy użyciu 180 ns impulsów drugiej harmonicznej lasera CO₂ o długości fali 5,3 μm. Eksperymentalnie wykazano, że z obniżaniem temperatury od 300 do 240 K i od 315 do 270 K przewodnictwo elektryczne monokryształów Tl_1−xIn_1−xSi_xSe₂ jest wywołane przez wzbudzenia termicznie domieszek z energią aktywacji równą około 0,24 eV i 0,22 eV dla ő = 0,1 i 0,2, odpowiednio. Indukowana optycznie absorpcja osiąga maksimum przy gęstości mocy poniżej 100 mJ/cm². Stwierdzono, że próbka z x = 0,2 wykazuje większe zmiany absorpcji indukowanej światłem w porównaniu do próbki z x = 0.1. Z dalszym spadkiem temperatury obserwowano monotoniczny spadek energii aktywacji przewodnictwa. Pochodzenie tych efektów jest spowodowane przez wzbudzanie zarówno podsystemu elektronowego jak i fonononowego. Przy niektórych gęstościach mocy wzbudzenia anharmoniczne zaczynają dominować, co w konsekwencji prowadzi do nasycenia indukowanej światłem zależności absorpcji optycznej. Dodatkowo w pracy wyznaczono dla danej temperatury średnią długość skoku R dla stanów zlokalizowanych w pobliżu poziomu Fermiego.