Екатерина Вавилова - Все науки. №6, 2022. Международный научный журнал

С учетом плеохроизма и анизотропии отражения света в SbSI [6] были получены следующие значения:

К 314∙10 —8; К 323∙10 —8; K 33 (2—3) ∙10 —8А∙см∙ (Вт) -1. Таким образом, в SbSI фотовольтаические коэффициенты K 31, K 32, K 33 более чем на порядок превышают соответствующие коэффициенты в LiNbO 3: Fe.

Рис.1. Зависимость фотовольтаического тока J z (1) при l = 600 нм и J x (2) при l = 460 от ориентации плоскости поляризации света в SbSI.

Согласно (2), для SbSI компоненты фотовольтаического тока и являются пространственно-осциллирующими. Однако при освещении кристалла в области сильного поглощения в направлении осей x или y и при выполнении условия (3) вдоль поверхностей (100) и (010), соответственно, текут токи.

где β – угол между плоскостью поляризации света и осью z . Согласно [1,7] для SbSI условие сильного поглощения (3), должно выполняться уже при λ470 нм. Для наблюдения ПОФТ в условиях сильного поглощения на грань цинакоида (010) напылялись серебряные электроды в форме полос, параллельных оси спонтанной поляризации z . С помощью этих электродов при освещении кристалла в направлении [010] поляризованным светом с λ=460 нм измерялся ток J x кривая 2 и длинноволновой области (λ=600нм, кривая 1) измерялся ток J z . Угловая зависимость измеряемого тока удовлетворяет (5), в том время как ток J х в этой области вообще не может наблюдаться из-за нарушения условия (3) и пространственной осцилляции. На рис. 2 представлены спектральные J z (кривая 1), J x (кривая 2), отнесённые к единице падающий энергии, а также спектральная зависимость

построенная с учётом дисперсии n 0, n е и коэффициента поглощения α * в [010] направления.

Угловую зависимость J x ( β ) в форме кривой 2, которая хорошо согласуется с (7) при К 15= (2—4) ·10 —9А·см· (Вт) -1 (λ=460нм).

Рис. 2. Спектральная зависимость J z (1), J x (2) и L=l 0α * (3).

В то время, как измерявшаяся ранее в спектральная зависимость J z является монотонной, спектральная зависимость J x обнаруживает резкий максимум вблизи L1. Таким образом, спад J x в длинноволновой области, где L <<1, обуcловлен ПОФТ. Интересен спад J x в коротко волновой области, где L> 1.Так как АФ эффект не связан с временем жизни неравновесных носителей, то, возможно, это коротковолновой спад J x обусловлен уменьшением K 15 и, следовательно, подвижности в направлении [100].

В работе рассмотрен фотовольтаические эффекты в оптически активных кристаллах α-HgS. Обсуждены некоторые экспериментальные и физические основы фотовольтаического эффекта в активных кристаллах.

Сернистая ртуть HgS существует в двух модификациях: черная модификация – метациннабарит (β-HgS) -кристаллизуется в кубической системе (точечная группа 3m), красная модификация—циннабарит или киноварь (α-HqS) – кристаллизуется в тригональной системе (точечная группа 32).

В работе исследовались красные кристаллы киновари, обладающие особенно большим удельным вращением вдоль оптической оси для пропускаемых ими красных лучей r=235 0/мм. Исследовались кристаллы α – HgS, выращенными гидротермальным методом в лаборатория гидротер-мального синтез Институте кристаллографии Российской Академии наук. Исходными веществами для изготовления циннабарита были чистая ртуть в сера. Электрические, электрооптические свойства кристаллов α-HgS и фотоэлектрические свойства кристаллов исследовались в [5,6].

Показано, что оптическая активность кристалла α-HgS сильнее влияет на угловой распределение фотовольтаического тока, измеренного в линейно поляризованном свете.

Рис. 3. показывает ориентационную зависимость фотовольтаического тока J x (β) в α-HgS. В соответствии с (1) и симметрией точечной группы 32, выражение для J x (β) при освещении в направлении оси y имеет вид

где – угол между плоскостью поляризации света и осью x.

Сравнение экспериментальной угловой зависимости J x (β) с (2) дает

К 11= (1—2) ∙10 —9А∙см∙ (Вт) -1 (Т=133Κ, λ=500нм). Совпадение экспериментальной угловой зависимости J x (β) с (2) показывает, что в области сильного поглощения (λ=500нм, α*>> 100см -1) влияние оптической активности в направлении оси y на угловое распределение J x (β) является незначительным. Влияние оптической активности в z- направлении было обнаружено при исследовании угловой зависимости J x (β) в различных спектральных областях (рис.1).

В соответствии с (1) угловая зависимость J x (β) приосвещение в z – направлении (ось z совпадает с осью симметрии третьего порядка) имеет вид.

где β – угол между плоскостью поляризации света и осью y.

Рис.2 указывает на хорошее соответствие между экспериментальной зависимостью J x (β) и (3) в области сильного поглощения света (λ= 400нм). Переход из коротковолновой области в длинноволновую, соответствующий уменьшению α *, изменяет характер угловой зависимости J x (β) и ее амплитуду.

Рис.3. Ориентационная зависимость фотовольтаического тока J x (β) в a-HgS (T=133 0K).

На рис.4 представлена спектрально-угловая диаграмма фотовольтаического тока J x . Очевидно, что ее форма определяется оптического активностью в z- направлении, ее спектральной дисперсией, а также спектральным распределением фотовольтаического эффекта в α-HgS.

Оптическая зависимость в z – направлении приводит, таким образом, к образованию структуры пространственного осциллирующего фотовольтаического тока J x . Фотовольтаический ток осциллирует в z- направлении с периодом