Etude d’ions 3d dans GaP par spectroscopies détectées thermiquement

Abstract

Les ions 3d1 (V4+), 3d3 (Cr3+) et 3d4 (Cr2+) dans Gap sont étudiés par résonance paramagnétique électronique et absorption optique détectées thermiquement (RPE-DT et AO-DT) à basse température. Pour pouvoir obtenir des corrélations sûres entre les signaux observés en hyperfréquence et en optique, nous avons réalisé un spectromètre permettant d’effectuer simultanément des expériences de RPE-DT et d’AO-DT. Une étude par RPE-DT d’échantillons de GaP co-dopés au chrome et au soufre, a montré de nouvelles raies pouvant être dues à l’ion Cr2+. Les paramètres de l’hamiltonien de spin déterminés pour cet ion sont en accord avec ceux attendus pour le centre Cr2+ responsable de la raie zéro phonon à0.87 eV. Les spectres de RPE-DT obtenus dans GaP dopé au chrome montrent aussi un signal présentant un comportement similaire à celui attendu pour un ion Cr2+. La présence de ce centre de « type Cr3+ » dans GaP paraît bien liée à celle du chrome, mais celui-ci étant dans un état divalent et non trivalent. Un modèle « Jahn-Teller dynamique orthorhombique » est proposé. Nous avons fait des ajustements des données expérimentales avec ce modèle. Un bon accord est obtenu en utilisant le formalisme de l’hamiltonien de spin. Ce centre est différent de celui auquel est due la structure zéro phonon observée en absorption optique à 1.03 eV. Dans GaP : V, nous avons mis en évidence, pour la première fois, la transition optique 3A2 ↦ 1A1 (G) de V3+ isolé. Nous avons de plus identifié, dans des échantillons de GaP dopé au vanadium de type p, une raie de RPE-DT, ayant une valeur de g égale à 1.96, et une bande d’AO-DT avec des raies à 0.864 (RZP) et 0.867 eV (raie vibronique) interprétées comme étant dues à l’ion V4+ isolé.