Soft-X-ray electroreflectance: Final-state effects on Si (2p) optical transitions

Summary

Electric-field modulation techniques have been employed for the first time in the spectral region above 30 eV. A novel analog detection scheme is described which achieves sensitivities of 10⁻⁴ with the low-duty-cycle, pulsed synchrotron radiation source used. Application to the sharp SiL _2,3 edge at 99.9 eV yielded no detectable electroreflectance for 3·10⁵V/cm modulation. We conclude that thep-core exciton, binding energy must be at least 300 meV, and thus its final state cannot be described by the previously employed effective-mass approximation. Photoemission and absorption measurements are presented to support this finding.

Riassunto

Tecniche di modulazione di campo elettrico sono state impiegate, per la prima volta, nella regione spettrale al di sopra di 30 eV. Si descrive un nuovo sistema analogico di rivelazione che raggiunge sensibilità di 10⁻⁴ con la sorgente di radiazione di sincrotrone che è impulsata con basso «duty-cycle». La tecnica è stata applicata alla stretta soglia di assorbimentoL _2,3 del Si a 99.9 eV. Non si sono osservati segnali di elettriflettanza nonostante una modulazione di 3·10⁵V/cm. Si conclude che l’energia di legame dell’eccitonep profondo deve essere almeno 300 meV, e quindi il suo stato finale non può essere descritto dall’approssimazione della massa effettiva precedentemente impiegata. Si presentano misure di assorbimento e di fotoemissione a sostegno di questo risultato.

Резюме

Впервые техника модуляции электрического поля используется в спектральной области выше 30 эВ. Описывается схема детектирования, в которой достигается чувствительность 10⁻⁴, когда используется импульсный синхротронне источник излучения. Применение к резкому краю SiL _2,3 при 99,9 эВ дает ие детектируемое электроотражение для модуляции 3·10⁵ В/см. Мы заключаем, что энергия связи для экситоновp-остова должна быть, по крайней мере, 300 мэВ. Таким образом, конечное состояние не может быть описано с помощью ранее использованного приближения эффективной массы. Приводятся результаты изме-рений по фотоэмиссии и поглощению.