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Über die Natur der niederenergetischen Anregungen in amorphem Arsensulfid

Honolka, Jan

English Title: On the nature of low-energy excitations in amorphous arsenic sulfide

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PDF, German
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Abstract

Änderungen der Schallgeschwindigkeit und Dämpfung von akustischen Oberflächenwellen in aufgedampften As2S3-Filmen wurden bei tiefen Temperaturen unter dem Einfluss von Licht verschiendener Wellenlängen gemessen. Während der Belichtung bei Heliumtemperatur verringert sich die Schallgeschwindigkeit unabhängig von der Intensität des Lichts um etwa 4 Nach dem Belichten ist die Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit und Dämpfung steiler. Die Veränderungen sind im Bereich 325 nm 488 nm wellenlängenunabhängig und lassen sich durch thermisches Ausheilen an der Glasübergangstemperatur vollständig zurücksetzen. Ein Einfluss von Licht niedrigerer Energie (890 nm), was etwa der Hälfte der Bandlücke des amorphen Halbleiters entspricht, wurde nicht beobachtet. Die gemessenen Daten werden im Rahmen des sogenannten Modells der weichen Potentiale diskutiert. Aufgrund der Ergebnisse kann ein Zusammenhang der niederenergetischen Anregungen mit sogenannten valenzalternierenden Paaren weitestgehend ausgeschlossen werden. Stattdessen ist eine enge Verwandtschaft ersterer mit der in a-As2S3 beobachteten licht-induzierten Verringerung der Bandlücke (Photodarkening) wahrscheinlich. Als mikroskopisches Modell für die licht-induzierten Veränderungen im Tieftemperaturverhalten wird die Verkippung und Verdrillung von AsS3-Einheiten vorgeschlagen. Messungen an As2S3/Cu-Filmen mit Kupferkonzentrationen im Bereich 1 - 2,5 haben gezeigt, dass die Beigabe von Kupfer keinen Einfluss auf die akustischen Tieftemperatureigenschaften von a-As2S3 hat. Ein Effekt des Kupfers konnte jedoch in optischen Transmissionsmessungen nachgewiesen werden, wonach das Photodarkening unter dem Einfluss des Kupfers um 30 reduziert ist.

Translation of abstract (English)

Velocity and attenuation of surface acoustic waves in amorphous As2S3-films under the influence of light were measured at low temperatures. During illumination at 4.2 K the sound velocity decreases by about 4 independent of light-intensity. After illumination the temperature dependence of both the sound velocity and attenuation is enhanced. In the range 325 nm - 488 nm the change is independent of the wavelenght of the inducing light. Annealing at the glass transition temperature restores the original state. No effect was seen when photons of about half the energy of the band-gap of the amorphous semiconductor were used (890 nm). The results of the measurements are discussed within the framework of the soft potential model. The data suggest that there exists no direct connection between the low-energy-excitations and the so-called valence alternating pairs. Instead a close relation to the light-induced decrease of the band-gap (photodarkening) observed in amorphous As2S3 seems very likely. As a microscopic model for the light-induced changes the twisting and tilting of AsS3-pyramids with respect to each other is proposed. Measurements on As2S3/Cu-films with copper concentrations in the range 1 - 2.5 show that the copper has no influence on the low temperature acoustic properties of a-As2S3. In optical transmission measurements however the photodarkening in films containing copper is reduced by about 30 compared to pure As2S3.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Hunklinger, Professor Siegfried
Date of thesis defense: 14 February 2001
Date Deposited: 20 Mar 2001 00:00
Date: 2000
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Chalkogenidglas, Tieftemperaturphysik, Ultraschallecho, Lichtinduzierter Effekt
Uncontrolled Keywords: Photodarkening , Modell der weichen Potentiale , Tunnelsysteme , Valenzalternierende Paarephotodarkening , soft potential model , tunneling systems , valence alternating pairs
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