2.6 Оптические свойства фосфидов кадмия

В работах [77-90] изучали в основном оптические свойства тетрагональной модификации CdP₂. В работе [51] исследовали поглощение света в пределах длин волн от 0.4 до 25 мкм при температурах 77, 300 К и отражение света при температуре 300 К в пределах 0.5-1 мм. Исследована и ширина запрещенной зоны, которая при 293 К равна (2.02±0.02) эВ, а при 77 К - (2.15±0.02) эВ. Коэффициент температурной зависимости ширины запрещенной зоны а = -1.1240^-4 эВ/град. Спектр поглощения исследован в области 20-25 мкм и состоял из 4 пиков (при 400, 419, 452 и 438 см^-1).

В работе [77] исследована дисперсия естественной оптической активности (БОА) кристалла CdP₂ в спектральном диапазоне 0.57-0.69 мкм в температурном интервале 4.2-400 К. На рисунке 2.11 представлены дисперсионные зависимости естественной оптической активности кристаллов CdP2.

1 - 293 К, 2 - 77 К, 3 - 4.2 К Рисунок 2.11 - Дисперсионные зависимости естественной оптической активности

Кристаллов CdP2

Дисперсионные зависимости удельного вращения для CdP₂ представляют собой плавные кривые, возрастающие в коротковолновой области спектра. Удельное вращение в CdP₂ больше, чем в a-ZnP₂ почти в 2 раза. Аналогичные результаты получены в работах [78, 79, 80, 81]. В работе [82] показано, что естественная оптическая активность дифосфидов кадмия и цинка связана с анизотропией в расположении атомов в кристаллической решетке и химической связи между ними. Была также обнаружена искусственная активность кристалла дифосфида кадмия в магнитном поле. При этом установлена линейность эффекта Фарадея при 8 и 300 К в импульсном магнитном поле индукцией до 30 Тл. В работе [77] установлено эмпирическое соотношение между удельным магнитным вращением и величиной магнитной индукции дифосфида кадмия, определена дисперсия фарадеевского вращения постоянной Верде.

Показатель преломления монокристаллов дифосфида кадмия определяли в работах [27, 51, 79, 80, 81, 83]. В [51] значения показателя преломления вычисляли из величины коэффициента отражения, который исследовали на поликристаллических образцах. В [79, 81] проведено изучение дисперсии показателя преломления в диапазоне длин волн 0.6123-2.325 мкм. В работах [80, 83] исследованы температурные зависимости показателя преломления для обыкновенного и необыкновенного лучей (По, п^ для различных кристаллографических направлений. Установлено, что температурная зависимость n = f(T) не зависит под каким углом к оптической оси проходит свет в призме, изготовленной из дифосфида кадмия. Температурное поведение показателя преломления n необыкновенного луча зависит от направления лазерного луча в кристалле. Это позволило сделать вывод о том, что термооптический коэффициент dn^dt величина постоянная и не зависит от направления, а dne/dt является переменной величиной и связан с анизотропией кристалла.

a, degree

Рисунок 2.12 - Зависимость термооптического коэффициента необыкновенного показателя преломления от угла между лазерным лучом и оптической осью кристалла

дифосфида кадмия

На рисунке 2.12 показана зависимость термооптического коэффициента dn_e/dT от угла между оптической осью и направлением лазерного луча в призме. Установлено, что чем меньше угол отклонения лазерного луча от оптической оси, тем ближе dn/dT к d^/dT. Дифосфид кадмия имеет наибольшее значение термооптического коэффициента по сравнению со стеклами и другими полупроводниками. Для монокристалла СdP₂ вдоль оптической оси термооптический коэффициент dn_c/dT = dn„/dT « 4.67-10"⁴ 1/К при X = 0.6328 мкм [83].

Двухфотонное поглощение (ДФП) в CdP₂ исследовано в [84, 85, 86, 87, 88, 89]. В [85] исследована анизотропия ДФП, в [84, 86] - величина коэффициента ДФП. В работе [86] исследована зависимость коэффициента двухфотонного поглощения (в) монокристаллов дифосфида кадмия тетрагональной модификации от азимута поляризации (ф) падающего света. Установлено, что максимальное значение p_max = 0.16 см/МВт достигается при ф = 0, т.е. для обыкновенной волны. На частоте генерации рубинового лазера отношение Р±/Рц =2.13, что свидетельствует об анизотропии двухфотонного поглощения в исследуемых кристаллах. Лучевая прочность поверхности дифосфида кадмия исследована в работах [86, 90]. Лучевая прочность при

излучении рубинового лазера длительностью 20 нс составляет для CdP₂

2 2 12 МВт/см при ЕLc 16 МВт/см при Е||с. Увеличение длительности импульсов

л

до 40 нс приводит к снижению лучевой прочности CdP₂ до 6 МВт/см при E_Lc.

Ла продольной УЗВ

Исследование фотоэлектрических свойств монокристаллов P-CdP₂ проведено в работах [91, 92, 93]. В работе [91] исследованы спектральные зависимости конденсаторной фото-эдс Уф = f(A,), нормированной к постоянному количеству падающих на образец квантов света. Результаты исследования спектральных характеристик CdP₂ тетрагональной модификации представлены на рисунке 2.14. Спектральные характеристики дифосфида кадмия имеют длинноволновой и коротковолновой спады. На рисунке 2.15 приведены температурные зависимости фото-эдс кристаллов CdP₂ с естественной поверхностью роста при различных длинах волн. Зависимость Уф*(Т) = Уф/кТ носит монотонно возрастающий характер при X < 580 нм до температур Т* ~ 330-340 К. Температурный рост сигнала Уф* сменялся (при Т>Т*) спадом Уф*. При Т > 370 К наблюдался новый рост Уф* (к < 550 нм).

Да, дБ/см

Рисунок 2.13 - Температурные зависимости относительного коэффициента поглощения

Уф , отн. ед.

300 400 500 600 X, НМ

1 - травленная, 2 - полированная поверхность, 3 - поверхность металлизирована Рисунок 2.14 - Спектральное распределение конденсаторной фото-ЭДС в дифосфиде кадмия для различных состояний поверхности [91]

Уф / кТ, отн. ед.

300 320 340 360 380 т, К

1- 540 нм, 2 - 500 нм, 3 - 560 нм, 4 - 570 нм, 5 - 580 нм Рисунок 2.15 - Температурная зависимость фото-ЭДС в дифосфиде кадмия для