磁光—光致发光分析CdZnTe单晶带边浅杂质能级
【图文】：
5期祁镇等:磁光—光致发光分析CdZnTe单晶带边浅杂质能级图15K下两个CdZnTe单晶样品(L和M)的近红外、可见波段光致发光光谱Fig.1．PhotoluminescencespectraoftwoCdZnTecrystalsamples(denotedasLandM)at5Kinarangeof0．75～1．65eV进一步地，我们对两样品进行变磁场条件下的PL光谱测量，得到了高信噪比、峰位清晰的系列光谱，并对相关光谱特征进行了拟合分析．图2样品M在5K温度下变磁场光致发光光谱，由下至上磁场强度由0增强至10T，步长间隔为1T(左)以及特征峰位随磁场演化和拟合结果(右)Fig．2PhotoluminescencespectraoftheMsampleat5Kinamagneticfieldof0～10T(left)andthemagneticfieldevolutionofpeakenergyandfittingresultofshallowimpurities-relatedPLfeatures(right)图2所示是样品M在5K温度下的变磁场PL光谱及其拟合特征．基于此前报道，图中标定了自由激子(FX)、施主束缚击子(DX)及其声子伴线(DX-LO、DX-2LO)的相关跃迁过程．从图2的右图拟合分析结果可以看出CdZnTe材料的各类发光特征在磁场中的移动量均不明显，最大也只有约5meV．CdZnTe的激子结合能约为10meV［9］，而即使在10T下，自由激子仅蓝移2．7meV．如果考虑库伦相互作用，激子的哈密顿量可以写成为－h22μ鄀2r－e24πε0εrr－i醎e1me－1m()hA(r)·鄀r+e22μA2(r)+ehme+mhK·A(r)鐖(r)=E－醎2K22(me+mh)鐖(r)，(1)其中，r为电子与空穴相对位置，A=1/2(B×r)，K为激子的质心动量，εr为材料的相对介电常数，me与mh分别为材料中电子和空穴的有效质量．式中第一项为动能项，第二项是激子中电子与空穴的库伦势?
5期祁镇等:磁光—光致发光分析CdZnTe单晶带边浅杂质能级图15K下两个CdZnTe单晶样品(L和M)的近红外、可见波段光致发光光谱Fig.1．PhotoluminescencespectraoftwoCdZnTecrystalsamples(denotedasLandM)at5Kinarangeof0．75～1．65eV进一步地，我们对两样品进行变磁场条件下的PL光谱测量，得到了高信噪比、峰位清晰的系列光谱，并对相关光谱特征进行了拟合分析．图2样品M在5K温度下变磁场光致发光光谱，由下至上磁场强度由0增强至10T，步长间隔为1T(左)以及特征峰位随磁场演化和拟合结果(右)Fig．2PhotoluminescencespectraoftheMsampleat5Kinamagneticfieldof0～10T(left)andthemagneticfieldevolutionofpeakenergyandfittingresultofshallowimpurities-relatedPLfeatures(right)图2所示是样品M在5K温度下的变磁场PL光谱及其拟合特征．基于此前报道，图中标定了自由激子(FX)、施主束缚击子(DX)及其声子伴线(DX-LO、DX-2LO)的相关跃迁过程．从图2的右图拟合分析结果可以看出CdZnTe材料的各类发光特征在磁场中的移动量均不明显，最大也只有约5meV．CdZnTe的激子结合能约为10meV［9］，而即使在10T下，自由激子仅蓝移2．7meV．如果考虑库伦相互作用，激子的哈密顿量可以写成为－h22μ鄀2r－e24πε0εrr－i醎e1me－1m()hA(r)·鄀r+e22μA2(r)+ehme+mhK·A(r)鐖(r)=E－醎2K22(me+mh)鐖(r)，(1)其中，r为电子与空穴相对位置，A=1/2(B×r)，K为激子的质心动量，εr为材料的相对介电常数，me与mh分别为材料中电子和空穴的有效质量．式中第一项为动能项，第二项是激子中电子与空穴的库伦势?
红外与毫米波学报36卷图35K温度下CdZnTe样品L带边附近的变磁场光致发光光谱(由下至上磁场强度由0T至10T)Fig．3PhotoluminescencespectraofCdZnTesampleLat5Kinmegniticfieldof0～10T现为光谱线型的细致区别．但需要明确的是，无论是低温PL和磁场PL实验，样品M和样品L都是在同一条件下进行的，而且在变磁场过程中除磁场强度外的实验条件均保持标称一致，这就保证了两个样品PL光谱的可对比性和样品退磁移动能量的可靠性．从图3可得，自由激子的移动约为2．7meV，与样品M中自由激子移动基本一致．在样品L中，1.57eV处的自由载流子跃迁PL特征在磁场的作用下仅蓝移1．5meV，远小于样品M的对应结果．将结果代入朗道能级分裂表达式，计算得到mh=0.39m0，与文献报道的CdZnTe轻、重空穴平均有效质量结果相近．这表明在样品L中，1．57eV处的PL跃迁包含了重空穴的效应．基于两枚样品中1．57eV处PL过程的不同跃迁机制，我们提出一种可能的解释:Bridgeman方法生长的CdZnTe样品即使在没有沉淀物的情况下(如样品M)仍具有大量的反位和空位缺陷［12］．这些缺陷会在其周围形成局部应变场［13］．PL光谱中1．57eV处的发光特征反映的是缺陷能级到价带间的辐射过程．该缺陷周围的电子结构受到其局部应变场的效应，造成了价带顶的轻、重空穴劈裂，如图4所示［14］．而对于样品L，由于Te沉淀物的存在，有以下几种可能的原因使得PL没有反应其应变特性:(i)沉淀物与缺陷相互作用，破坏应变场的分布，造成应力释放;(ii)沉淀物增强应变区域的非辐射复合通道，使得相关的PL猝灭，因此无法在变磁场PL过程反应出来．施主能级到轻空穴带的跃迁使得样品M的磁光-PL获得的结果．而对于样品L，由于在生长过程中的应变积聚较大，超过材?
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