Non-Radiative Transitions of Holes on Mercury Vacancies in Narrow-Gap HgCdTe

Abstract

Mercury vacancies, acting as double acceptors, are the dominant point defects in ternary HgCdTe alloys. Though HgCdTe is one of the leading materials in infrared optoelectronics, the energy spectra of the vacancies are still a matter of some debate. This work investigated the rates at which holes are captured to a singly ionized mercury vacancy via acoustic phonon emission in narrow-gap Hg1−xСdxTe with technologically relevant x~0.22. Combined with the calculated rates of intracenter transitions, the data allow one to predict the most pronounced optical transitions in the emission spectrum of a double-charged acceptor. The results are sustained by the photoluminescence spectroscopy in the terahertz domain, allowing one to identify the emission band that is related to neutral vacancies.

Влияние оптических фононов на гашение фотолюминесценции вакансий ртути в узкозонных твердых растворах HgСdTe при повышении температуры

“…-время заполнения. Здесь τ (E) -время перехода дырок между состояниями с энергией E и E 0 при испускании акустических фононов, рассчитанное методом из работы [14]. Видно, что для трех описанных состояний времена спонтанного безызлучательного заселения меньше времен опустошения, что должно приводить к накоплению дырок на этих уровнях и появлению сигнала ФЛ при излучательных переходах дырок на основное состояние.…”

“…Четвертый столбец τ 2 -время безызлучательного заполнения состояний дырками. Времена рассчитаны с использованием темпов захвата дырок при излучении акустических фононов, полученных методом из работы [14]. Параметры ПЦЯ для расчета состояний двойного акцептора взяты из работы [19].…”

“…В этом случае все вакансии ртути в отсут-ствии подсветки находились в зарядовом состоянии A −2 2 , а A −1 2 -центры, благодаря которым наблюдается наиболее длинноволновая ФЛ, появлялись из-за захвата возбужденных подсветкой дырок из валентной зоны на вакансии ртути. В работе [14] было показано, что спектр ФЛ формируется переходами дырок между локализованными состояниями. Отметим, что в работе [14] достаточно было учитывать только спонтанные процессы, связанные с акустическими фононами, интенсивность которых слабо зависит от температуры.…”

“…В работе [14] было показано, что спектр ФЛ формируется переходами дырок между локализованными состояниями. Отметим, что в работе [14] достаточно было учитывать только спонтанные процессы, связанные с акустическими фононами, интенсивность которых слабо зависит от температуры. Для описания механизма температурного гашения сигнала ФЛ, наблюдавшегося в работе [13], необходимо также учесть вынужденное испускание фононов, а также влияние оптических фононов на динамику неравновесных носителей.…”

The effect of optical phonons on the quenching of photoluminescence of mercury vacancies in narrow-band solid solutions of CdHgTe with increasing temperature

“…In this case, all mercury vacancies in the absence of illumination were in the A −2 2 charge state, and A −1 2 -centers, due to which the longest wavelength PL is observed, appeared because of the capture of holes excited by illumination from the valence band to mercury vacancies. In the paper [14] it was shown that the PL spectrum is formed by hole transitions between localized states. Note that in the paper [14] it was sufficient to take into account only spontaneous processes associated with acoustic phonons, the intensity of which weakly depends on temperature.…”