Спектры пропускания и отражения оксида цинка, имплантированного ионами кобальта с высокой дозой

Abstract

Представлены оптические спектры пропускания и отражения монокристаллических пластинок оксида цинка (ZnO), имплантированного ионами Co+ с энергией 40 кэВ и высокими дозами (0.5-1.5) × 10^17 см^-2. В спектрах пропускания наблюдаются снижение пропускания с ростом дозы имплантации, а также сдвиг края оптического пропускания в длинноволновую область и три полосы поглощения в диапазоне 550-680 нм. Полосы и их положения характерны для оптически активных ионов Со2+, находящихся в позициях замещения катионов цинка в матрице ZnO. Коэффициент отражения при регистрации с имплантированной стороны пластинки ZnO монотонно возрастает с увеличением дозы. Как в исходных, так и в имплантированных пластинках ZnO при регистрации спектров отражения c обратной (необлученной) стороны наблюдается характерная структура при l = 375 нм, обусловленная экситонным отражением. Моделирование величин пропускания и отражения света в имплантированных кобальтом образцах ZnO проведено в рамках трехслойной модели, в которой первый поверхностный слой содержит нановключения кобальта, второй, более заглубленный слой представляет собой твердый раствор замещения ионов кобальта в матрице ZnO, третий слой - оставшаяся, необлученная часть пластинки ZnO. В результате моделирования определены эффективные показатели преломления двух слоев ZnO, содержащих имплантированную примесь кобальта в различных фазовых состояниях.