Оптическая ориентация и выстраивание ионов марганца в A2B6 полупроводниках в условиях сильного эффекта Яна-Теллера / Барышников К.А.

В работе [1] исследовались оптическая ориентация и оптическое выстраивание ионов марганцав полумагнитном полупроводнике Cd0.64Mn0.36Te в режиме спинового стекла при температурах ниже 8К, и было показано, что энергетический спектр фотолюминесценции (ФЛ) обладает большойшириной (порядка 200 мэВ) и большим стоксовым сдвигом (так же порядка 200 мэВ) относительнолинии резонансного возбуждения иона марганца. При этом наблюдаемая степень поляризации ФЛпри возбуждении как циркулярным, так и линейно-поляризованным светом значительно отличаласьот значений, которые были рассчитаны в приближении сферически-симметричных возбужденныхсостояний иона Mn, отвечающих полным моментам J’ = 3/2 и J’ = 5/2 [1].В данной работе анализируются внутрицентровые оптические переходы в ионе марганца сучетом сильного эффекта Яна-Теллера (ЭЯТ), вызванного взаимодействием носителей заряда ввозбужденном состоянии марганца с локальными тетрагональными искажениями решетки A2B6кристалла. Показано, что учет ЭЯТ дает объяснение как спектральным особенностям ФЛ марганца втаких кристаллах, так и поляризационным свойствам ФЛ этих примесей. Разработан алгоритмрасчета матричных элементов оптического перехода под действием электромагнитных волн разнойполяризации из пятикратно вырожденного основного состояния 6A1 в 12-кратно вырожденное первоевозбужденное состояние 4T1. В основе метода расчета матричных элементов лежит идея проекции 12состояний 4T1 на 12 сферически-симметричных состояний, отвечающих полным моментам импульсаJ’ = 1/2, 3/2, 5/2, после чего применяются результаты теоремы Вигнера-Эккарта [1,2]. ЭЯТ связантолько с орбитальной частью волновых функций возбужденного состояния, имеющей симметрию T1,которой можно приписать эффективный орбитальный момент L=1. После расчета матрицыплотности возбужденного состояния, сгенерированной оптическими переходами под действием светаданной поляризации, учет ЭЯТ сводится к подавлению недиагональных компонент матрицыплотности, отвечающим собственным состояниям эффективного орбитального момента L=1.Произведена оценка параметров матричных элементов оптических переходов в возбужденноесостояние марганца. При данных параметрах переходов и учете ЭЯТ теоретически предсказановозникновение ФЛ, связанной с оптической ориентацией Mn, в сильном магнитном поле в случаекоротких времен спиновой релаксации возбужденного состояния марганца, при которых в нулевоммагнитном поле оптическая ориентация не наблюдается.