najoNanosystems: Physics, Chemistry, MathematicsНаносистемы: физика, химия, математика2220-80542305-7971Университет ИТМОnajo-1206Research ArticleСтатьиFemtosecond spectroscopy of free polarons formation and picometer motions of impurity ions in fluoride cadmium crystalФемтосекундная спектроскопия формирования свободных поляронов и пикометровых перемещений примесных ионов в кристалле фторида кадмияСтаселькоД. И.StaselkoD. I.

Санкт-Петербург

dmitry@staselko.spb.ruТихомировС. А.TikhomirovS. A.

Минск

БугановО. В.BuganovO. V.

Минск

ЩеулинА. С.ShcheulinA. S.

Санкт-Петербург

АнгерваксА. Е.AngervaxA. A.

Санкт-Петербург

angervax@mail.ruРыскинА. И.RyskinA. I.

Санкт-Петербург

Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптикиRussian FederationИнститут физики имени Б. И. Степанова Национальной академии наук БеларусиBelarus2011180820252191100Copyright © Staselko D.I., Tikhomirov S.A., Buganov O.V., Shcheulin A.S., Angervax A.A., Ryskin A.I., 20252025Стаселько Д.И., Тихомиров С.А., Буганов О.В., Щеулин А.С., Ангервакс А.Е., Рыскин А.И.Staselko D.I., Tikhomirov S.A., Buganov O.V., Shcheulin A.S., Angervax A.A., Ryskin A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nanojournal.ifmo.ru/jour/article/view/1206

.

Экспериментально изучена кинетика спектров фотоиндуцированного поглощения кристаллов CdF2 с бистабильными центрами индия и галлия при фемтосекундном импульсном возбуждении. На примере ионов индия показано, что полоса просветления в спектре поглощения глубоких центров формируется в течение времени 0.8–1 пс, что значительно превосходит интервал, в течение которого происходит поглощение фотонов.

Предложена интерпретация этого процесса как результата перемещения иона индия из исходного межузельного положения в узел соседней кристаллической ячейки, дана оценка скорости такого перемещения: 200–250 м/с, что близко к тепловой скорости данного иона при комнатной температуре. Впервые дана экспериментальная оценка времен, характеризующих процесс формирования свободных поляронов вследствие смещения окружающих ионов кристаллической решетки (0.8–1.2 пс).

Оценены времена захвата свободных поляронов трехвалентными ионами галлия и индия, составляющие, соответственно, 5 и 10 пс, а также присущие этим захватам сечения: 2⋅10−16 и 8⋅10−16 см2 соответственно.

фемтосекундная спектроскопияReferencesRyskin A.I., Shcheulin A.S., Koziarska B., Langer J.M., Suchocki A., Buchinskaya I.I., Fedorov P.P., Sobolev B.P. // Appl. Phys. Lett. 1995. V. 67. № 1. P. 31.Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Koziarska B., Langer J.M., Suchocki A., Buchinskaya I.I., Fedorov P.P., Sobolev B.P. // Appl. Phys. Lett. 1995. V. 67. № 1. P. 31.Koziarska B., Langer J.M., Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Suchocki A. // Acta Phys. Pol. A. 1995. V. 88. № 5. P. 1010.Koziarska B., Langer J.M., Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Suchocki A. // Acta Phys. Pol. A. 1995. V. 88. № 5. P. 1010.Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Miloglyadov E.V., Linke R.A., Redmond I., Buchinskaya I.I., Fedorov P.P., Sobolev B.P. // J. Appl. Phys. 1998. V. 83. № 4. P. 2215.Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Miloglyadov E.V., Linke R.A., Redmond I., Buchinskaya I.I., Fedorov P.P., Sobolev B.P. // J. Appl. Phys. 1998. V. 83. № 4. P. 2215.Linke R.A., Shcheulin A.S., Ryskin A.I., Buchinskaya I.I., Fedorov P.P., Sobolev B.P. // Appl. Phys. B (Lasers and Optics). 2001. № 6. V. 72. P. 677.Linke R.A., Shcheulin A.S., Ryskin A.I., Buchinskaya I.I., Fedorov P.P., Sobolev B.P. // Appl. Phys. B (Lasers and Optics). 2001. № 6. V. 72. P. 677.Щеулин А.С., Ангервакс А.Е., Рыскин А.И., Линке Р.А. // Опт. и спектр. 2002. Т. 92. № 1. С. 141.Щеулин А.С., Ангервакс А.Е., Рыскин А.И., Линке Р.А. // Опт. и спектр. 2002. Т. 92. № 1. С. 141.Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Kazanskii S.A., Angervaks A.E. // J. Lumin. 2007. V. 125. № 1. P. 18.Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Kazanskii S.A., Angervaks A.E. // J. Lumin. 2007. V. 125. № 1. P. 18.Angervaks A.E., Malyi A.F., Fedorov I.Yu., Shcheulin A.S. // Proc. SPIE. 2008. V. 7006. P. 70060L.Angervaks A.E., Malyi A.F., Fedorov I.Yu., Shcheulin A.S. // Proc. SPIE. 2008. V. 7006. P. 70060L.Fedorov I.Yu., Angervaks A.E., Sokolov V.K., Shcheulin A.S. // Opt. Mem. Neural Netw. 2008. V. 17. № 4. P. 276.Fedorov I.Yu., Angervaks A.E., Sokolov V.K., Shcheulin A.S. // Opt. Mem. Neural Netw. 2008. V. 17. № 4. P. 276.Ангервакс А.Е., Димаков С.А., Климентьев С.И., Рыскин А.И., Щеулин А.С. // Опт. и спектр. 2006. Т. 101. № 1. С. 137.Ангервакс А.Е., Димаков С.А., Климентьев С.И., Рыскин А.И., Щеулин А.С. // Опт. и спектр. 2006. Т. 101. № 1. С. 137.Mooney P.M. // J. Appl. Phys. 1980. V. 67. № 3. P. R1.Mooney P.M. // J. Appl. Phys. 1980. V. 67. № 3. P. R1.Chadi D.J., Chang K.J. // Phys. Rev. Lett. 1988. V. 61. № 7. P. 873.Chadi D.J., Chang K.J. // Phys. Rev. Lett. 1988. V. 61. № 7. P. 873.Scheffler M. // Festkor.–Adv. Solid St. 1989. V. 29. P. 231.Scheffler M. // Festkor.–Adv. Solid St. 1989. V. 29. P. 231.Shcheulin A.S., Ryskin A.I., Swiatek K., Langer J.M. // Phys. Lett. A. 1996. V. 222. № 1. P. 107.Shcheulin A.S., Ryskin A.I., Swiatek K., Langer J.M. // Phys. Lett. A. 1996. V. 222. № 1. P. 107.Kazanskii A.S., Ryskin A.I., Romanov V.V. // Appl. Phys. Lett. 1997. V. 70. № 10. P. 1272.Kazanskii A.S., Ryskin A.I., Romanov V.V. // Appl. Phys. Lett. 1997. V. 70. № 10. P. 1272.Казанский С.А., Рыскин А.И., Романов В.В. // ФТТ. Т. 39. Вып. 7. С. 1205.Казанский С.А., Рыскин А.И., Романов В.В. // ФТТ. Т. 39. Вып. 7. С. 1205.Park C.H., Chadi D.J. // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 82. № 1. P. 113.Park C.H., Chadi D.J. // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 82. № 1. P. 113.Onopko D.E., Ryskin A.I. // Phys. Rev. B. 2000. V. 61. № 19. P. 12952.Onopko D.E., Ryskin A.I. // Phys. Rev. B. 2000. V. 61. № 19. P. 12952.Казанский С.А., Рыскин А.И. // ФТТ. 2006. Т. 48. Вып. 9. С. 1573.Казанский С.А., Рыскин А.И. // ФТТ. 2006. Т. 48. Вып. 9. С. 1573.Казанский С.А., Рыскин А.И. Бистабильные примесные центры в сверхширокозонном полупроводнике – фториде кадмия. СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. 106 с.Казанский С.А., Рыскин А.И. Бистабильные примесные центры в сверхширокозонном полупроводнике – фториде кадмия. СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. 106 с.Dmochowski J.E., Jantsch W., Langer J.M. // Acta Phys. Pol. A. 1988. V. 73. № 2. P. 179.Dmochowski J.E., Jantsch W., Langer J.M. // Acta Phys. Pol. A. 1988. V. 73. № 2. P. 179.Каспаров В.В., Волков А.А., Ритус А.И. // Изв. РАН. Сер. физ. 2002. Т. 66. № 12. С. 1817.Каспаров В.В., Волков А.А., Ритус А.И. // Изв. РАН. Сер. физ. 2002. Т. 66. № 12. С. 1817.Каспаров В.В., Волков А.А., Ритус А.И. // Изв. РАН. Сер. физ. 2003. Т. 67. № 12. С. 1763.Каспаров В.В., Волков А.А., Ритус А.И. // Изв. РАН. Сер. физ. 2003. Т. 67. № 12. С. 1763.Kunze I., Ulrici W. // Phys. Stat. Sol. (b). 1973. V. 55. № 2. P. 567.Kunze I., Ulrici W. // Phys. Stat. Sol. (b). 1973. V. 55. № 2. P. 567.Piekara U., Langer J.M., Krukowska-Fulde B. // Sol. Stat. Commun. 1977. V. 3. № 7. P. 583.Piekara U., Langer J.M., Krukowska-Fulde B. // Sol. Stat. Commun. 1977. V. 3. № 7. P. 583.Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Onopko D.E. // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 80. № 13. P. 2949.Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Onopko D.E. // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 80. № 13. P. 2949.Казанский С.А., Щеулин А.С., Рыскин А.И. // Опт. и спектр. 2007. Т. 102. № 3. С. 469.Казанский С.А., Щеулин А.С., Рыскин А.И. // Опт. и спектр. 2007. Т. 102. № 3. С. 469.Блохин А.П., Гелин Ф., Буганов О.В., Тихомиров С.А., Толсторожев Г.В. // Журн. прикл. спектр. 2003. Т. 70. С. 66.Блохин А.П., Гелин Ф., Буганов О.В., Тихомиров С.А., Толсторожев Г.В. // Журн. прикл. спектр. 2003. Т. 70. С. 66.Kovalenko S.A., Dobryakov A.L., Ruthmann J., Ernsting N.P. // Phys. Rev. A. 1999. V. 59. № 3. P. 2369.Kovalenko S.A., Dobryakov A.L., Ruthmann J., Ernsting N.P. // Phys. Rev. A. 1999. V. 59. № 3. P. 2369.Moser F., Matz D., Lyu S. // Phys. Rev. 1969. V. 182. P. 808.Moser F., Matz D., Lyu S. // Phys. Rev. 1969. V. 182. P. 808.Бьюб Р. Фотопроводимость твердых тел. М.: Изд-во иностр. литературы, 1952. 558 с.Бьюб Р. Фотопроводимость твердых тел. М.: Изд-во иностр. литературы, 1952. 558 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.