Abstract
The complicated line structure of the fundamental absorption edge and the effect of magneto-optical oscillations (which are general properties of crystals) open up good possibilities for the study of band structure and exciton states.
From a survey of the facts observed lately it follows that the real existence of the exciton is almost certain although no experiment has yet been performed, which would provide direct experimental proof of its motion in the crystal. The evidence of the motion of excitons in the crystal can be determined from effects based on spatial dispersion effects. The observed optical anisotropy of absorption in a Cu2O cubic crystal (due to spatial dispersion) and the quadrupole character of the exciton linen=1 confirm the motion of exciton through the crystal.
The fine structure of the spectral curve for photoconductivity (an effect that is also common to all crystals), which is directly connected with the exciton absorption structure, also testifies to the motion of excitons.
The exciton structure of the absorption edge and also the connected effect of “edge emission” enable the band structure and its splitting to be studied.
The determination of the splitting of the exciton lines and edge of continuous absorption under the influence of oriented elastic deformation and the study of the state of polarization of the split components provides a new method for the study of band structure.
The study of the Zeeman effect for lines of exciton, absorption in crystals can supply data on the exciton motion and on the complicated band structure in crystals. Special detailed data on the band structure can be obtained from studies in polarized light. From the effect of magneto-optical oscillations we can decide with great exactness the band width of the forbidden zone and obtain data which are in good agreement with those obtained by other methods.
Abstract
Сложная линейчатая с труктура края фундам ентального поглощения и эффект магнито-оптических о сцилляций, являющиес я общими явлениями для криста ллов, дают широкие возможн ости для изучения стр уктуры зон и экситонных состояни й. Весь комплекс фактов, наблюденных в послед нее время, оставляет теперь оче нь мало сомнений в реальном с уществовании эксито на, хотя ещё до сих пор не было опыт а, который давал бы прям ое экспериментально е доказательство его д вижения в кристалле. Свидетельство о пере мещении экситонных с остояний по кристаллу могут дать эффекты, связанные с явлением пространственной ди сперсии. Обнаруженные на опыт е оптическая анизотропия поглоще ния в кубическом крис талле — закиси меди —, обусловленная пространственной ди сперсией, и квадрупол ьный характер экситонной линииn=1 подтверждают движе ние экситонного возб уждения по кристаллу. Тонкая структура спе ктральной кривой фотопроводимости — я вление, так же общее для кристаллов, — непо средственно связанн ая с экситонной структур ой поглощения, также говорит в польз у перемещения эксито нов. Экситонная структур а края поглощения, а та кже по-видимому связанно го с ней явления „краевого из лучения“ дают возмож ность изучения структуры з он и их расщепления. Обнаружение эффекта расщепления экситон ных линий и края непрерывного по глощения под влиянием направл енных (односторонных) упругих деформаций, а также изучение состояния п оляризации компонен т расщепления даёт нов ый метод для исследов ания зонной структуры. Исследования эффект а Зеемана линий эксит онного поглощения в кристал лах может дать сведения о харак тере экситонных сост ояний, о размерах экситонов, и х движении, о структуре зон, об их с мещении под влиянием магнитного поля. Эффект магнито-оптич еских осцилляций дае т сведения о поведении электроно в и дырок и о сложной стр уктуре зон в кристалл ах. В особенности более де тальные сведения о структуре зон дают изучение ани зотропии явления и исследован ия в поляризованном свете. Эффект магнито оптических осцилляц ий позволяет с большой точностью определят ь ширину запрещенной зоны и даёт значения, хорошо согл асующиеся с данными, полученным и другими методами.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Similar content being viewed by others
References
Burstein E., Picus G. S.: Phys. Rev.105 (1957), 1123.
Zwerdling S., Lax B.: Phys. Rev.106 (1957), 51.
Гросс Е. Ф., Захарчен я Б. П., Павинский П. П.: ЖТФ27 (1957), 2177.
Gross E. F., Zacharčenja B. P.: J. Phys. Radium1 (1957), 68; ДАН СССР111 (1956), 564.
Gross E. F.: J. Phys. Chem. Solids8 (1959), 172.
Гросс Е. Ф., Каррыев Н. А.: ДАН СССР84 (1952), 471.
Hayashi M., Katsuki K.: J. Phys. Soc. Japan7 (1952), 599.
Gross E. F., Zacharčenja B. P.: J. Phys. Radium1 (1957), 68.
Nikitine S.: Phil. Mag.4 (1959), 1.
Nikitine S., Haken H.: C. R.250 (1960), 697.
Grillot E.: J. Chimie Physique55 (1958), 642.
Seitz F.: Rev. Mod. Phys.26 (1954), 7.
Пекар С. И.: ЖЭТФ33 (1957), 1022;34 (1958), 1176;35 (1958), 522;36 (1959), 461;37 (1959), 510; ФТТ2 (1960), 262.
Heller W. R., Marcus A.: Phys. Rev.84 (1951), 809.
Гинзбург В. Л.: ЖЭТФ34 (1958), 1593.
Hopfield J. J.: Phys. Rev.112 (1958), 1555.
Hopfield J. J., Thomas D. G.: J. Phys. Chem. Solids12 (1960), 276.
Гросс Е. Ф., Каплянск ий А. А.: ФТТ2 (1960), 379; ДАН СС СР 132 (1960), 98.
Hellwege K. H.: Zs. f. Phys.129 (1951), 626.
Гросс Е. Ф., Жилич А. Г., Захарченя Б. П., Варфоломеев А.: ФТТ3 (1961), 1445.
Elliott R. J.: Phys. Rev.108 (1957), 1384.
Lorentz H. A.: Verh. K. Akad. Wet. Amsterdam18 (1879),26 (1888).
Gross E. F.: J. Phys. Chem. Solids8 (1959), 172.
Гросс Е. Ф., Захарчен я Б. П., Константинов О. В.: ФТТ3 (1961), 305.
Hopfield J. J., Thomas D. G.: J. Phys. Chem, Solids12 (1960), 276.
Гросс Е. Ф., Якобсон M. А.: ДАН СССР102 (1955), 485.
Гросс Е. Ф., Разбирин Б. С.: в печати.
Пекар С. И.: ЖЭТФ38 (1960), 1786.
Пекар С. И., Цеквава Б. Е.: ФТТ2 (1960), 261.
Бродин М. С., Пекар С. И.: ЖЭТФ38 (1960), 74.
Birman J. L.: Phys. Rev. Letters2 (1959), 157.
Thomas D. G., Hopfield J. J.: Phys. Rev.116 (1959), 573.
Жилич А. Г.: Вестник Л енингр. Университета, сер. физ. хим., вып.4 (1959), No 22, 5; вып.2 (1960), No 10, 5.
Москаленко С. А.: ФТТ2 (1960), 1755; ЖОС9 (1960), 369.
Гросс Е. Ф., Захарчен я Б. П.: ДАН СССР90 (1953), 745.
Hayashi M., Katsuki K.: J. Phys. Soc. Japan7 (1952), 599.
Гросс Е. Ф., Каплянск ий А. А.: ФТТ2 (1960), 1676.
Гросс Е. Ф., Пастрняк И.: ФТТ1 (1959), 519, 973.
Haynes J. R.: Phys. Rev. Letters4 (1960), 361.
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
Address delivered at International Conference on Semi-conductor Physics, Prague, Czechoslovakia, September 1960.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Gross, E.F. Optical and magneto-optical effects in semi-conductor crystals. Czech J Phys 11, 617–626 (1961). https://doi.org/10.1007/BF01689930
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01689930