До теорії внутрішньозонного механізму однофотонного поглинання в напівпровідниках з врахуванням впливу когерентного насичення
Анотація
Проведено теоретичний аналіз частотно-температурної залежності коефіцієнта поглинання однофотонного поляризованого випромінювання у вузько- та широкозонних напівпровідниках з урахуванням внутрішньозонних оптичних переходів та ефекту когерентного насичення. Показано, що при фіксованій частоті випромінювання коефіцієнт поглинання однофотонного випромінювання спочатку зростає з температурою, досягає максимуму, а потім зменшується. Положення цього максимуму зміщується до нижчих частот як для вузько-, так і для широкозонних напівпровідників, якщо врахувати температурну залежність ширини забороненої зони та ефективних мас дірок. У напівпровідниках зі структурою ґратки цинкової суміші врахування температурної зміни параметрів зони призводить до зменшення амплітуди частотної та температурної реакції коефіцієнта поглинання однофотонного випромінювання. Зі зростанням температури поріг поглинання зменшується, що особливо помітно при використанні моделі забороненої зони Пасслера. Кожен тип внутрішньозонного оптичного переходу по-різному впливає на залежність коефіцієнта поглинання від частоти, температури та поляризації для переходів, що включають зону відщеплення (SO) та зону легких дірок (LH).
Завантаження
Посилання
E.L. Ivchenko, “Two-photon absorption of light and optical orientation of free carriers,” Physics, St. Petersburg, 14(12), 3489 3496 (1972). (in Russian)
R.Ya. Rasulov, Polarization optical photovoltaic effects in semiconductors with linear and nonlinear absorption of light,” Sc.D. Thesis, Ioffe Institute, 1993.
R.Ya. Rasulov, “Linear-circular dichroism in multiphoton intersubband absorption in semiconductors,” Semiconductors, 35(6), 1674-1678 (1993). https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/14966 (in Russian).
S.D. Ganichev, E.L. Ivchenko, R. Ya. Rasulov, I.D. Yaroshetsky, and B.Ya. Averbukh, “Linear-circular dichroism of the drag current during nonlinear intersubband absorption of light in p-Ge,” FTT, 35(1), 198-207 (1993). https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/14762 (in Russian).
R.Ya. Rasulov, G.Kh. Khoshimov, and Kh. Kholitdinov, “Linear-circular dichroism of nonlinear light absorption in n-GaP,” Semiconductors, 30(2), 274-272 (1996). https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/18345
V.R. Rasulov, R.Ya. Rasulov, I. Eshboltaev, “Linearly and Circular Dichroism in a Semiconductor with a Complex Valence Band with Allowance for Four-Photon Absorption of Light,” Physics of the Solid State, 59, 463 (2017). https://doi.org/10.1134/S1063783417030283
R.Y. Rasulov, V.R. Rasulov, I. Eshboltaev, and R.R. Sultonov, “Two- and Three-Photon Linear Circular Dichroism in Semiconductors of Cubic Symmetry,” Russian Physics Journal, 63(11), 2025–2030 (2021).
R.Ya. Rasulov, V.R. Rasulov, M.Kh. Kuchkarov, and I.M. Eshboltaev, “Interband multiphoton absorption of polarized radiation and its linear circular dichroism in semiconductors in the Kane approximation,” Russian Physics Journal, 65(10), (2023). https://doi.org/10.1007/s11182-023-02825-3
R.Ya. Rasulov, V.R. Rasulov, N.U. Kodirov, and U.M. Isomaddinova, “Interband one photon absorption of light and its linear-circular dichroism in crystals with coherent saturation effect included,” Physics of the Solid State, 65(7), 1173-1179 (2023). https://doi.org/10.61011/PSS.2023.07.56410.77
N.V. Leppenen, E.L. Ivchenko, and L.E. Golub, “Nonlinear optical absorption and photocurrents in topological insulators,” Phys. Rev. B, 105, 115306 (2022). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.115306
S.N. Danilov, L.E. Golub, T. Mayer, A. Beer, S. Binder, E. Mönch, J. Minár, et al., “Superlinear Photogalvanic Effects in (Bi0.3Sb0.7)2(Te0.1Se0.9)3: Probing Three-Dimensional Topological Insulator Surface States at Room Temperature,” Phys. Rev. Applied, 15, 064030 (2021). https://doi.org/https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.16.064030
S. Candussio, L.E. Golub, S. Bernreuter, T. Jötten, T. Rockinger, K. Watanabe, T. Taniguchi, et al., “Nonlinear intensity dependence of terahertz edge photocurrents in graphene,” Phys. Rev B, 104, 155404 (2021). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.155404
R.Y. Rasulov, V.R. Rasulov, K.K. Urinova, M.A. Mamatova, and B.B. Akhmedov, “Single and multiphoton optical transitions in atomically thin layers of transition metal dichalcogenides,” East European Journal of Physics, (1), 393–397 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-1-40
D.A. Parshin, and A.R. Shabaev, “Theory of linear IR absorption by semiconductors with degenerate bands,” Zh. Exp. Teor. Fiz. 92(4), 1471-1484 (1987). http://jetp.ras.ru/cgi-bin/dn/e_065_04_0827.pdf
G.L. Bir, and G.E. Pikus, Symmetry and Strain-induced Effects in Semiconductors, (Wiley, New York, 1972).
E.L. Ivchenko, and R.Ya. Rasulov, Symmetry and real band structure of semiconductors, (Tashkent, Fan, 1989). https://koha.lib.tsu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=125752
I. Vurgaftman, J.R. Meyer, and L.R. Ram-Mohan, “Band parameters for III–V compound semiconductors and their alloys,” Journal of Applied Physics, 89, 5815-5875 (2001). https://doi.org/10.1063/1.1368156
R. Paèssler, “Parameter Sets Due to Fittings of the Temperature Dependencies of Fundamental Bandgaps in Semiconductors,” Phys. Stat. Sol. (b), 216, 975-1007 (1999). https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-3951(199912)216:23.3.CO;2-E
R. Winkler, Spin-Orbit Coupling Effects in Two-Dimensional Electron and Hole Systems, vol. 191 (Springer, Berlin, 2003).
V.R. Rasulov, R.Y. Rasulov, R.R. Sultonov, and B.B. Akhmedov, “Two- and Three-Photon Linear-Circular Dichroism in Cubic-Symmetry Semiconductors,” Semiconductors, 54(11), 1381–1387 (2020). https://doi.org/10.1134/S1063782620110226
H. Haug and S. W. Koch, Quantum Theory of the Optical and Electronic Properties of Semiconductors, 5th ed. (World Scientific, Singapore, 2009).
Авторське право (c) 2025 Рустам Я. Расулов, Вохоб Р. Расулов, Форрух У. Касимов, Мардонбек Х. Насірова, Іслам А. Мумінов
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
