Creation of electronic polaron complexes in solid xenon observed in free-exciton luminescence under selective photon excitation

Steeg, B.; Gminder, E.; Kirm, M.; Kisand, Vambola; Vielhauer, S.; Zimmerer, G.

doi:10.1016/s0045-7825(98)00408-3

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“…A similar threshold at E th = E g + E ex was also observed in solid xenon [16,17]. In solid xenon, Steeg et al observed a double peak structure above the threshold, most probably caused by the spin-orbit splitting of the valence band.…”

Section: Time-resolved Excitation Spectra Of Fe Luminescencesupporting

confidence: 63%

Creation of free excitons in solid krypton investigated by time-resolved luminescence spectroscopy

Kisand

Kirm

Negodin

et al. 2003

J. Phys.: Condens. Matter

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Die Erzeugung und Relaxation sekundarer Exzitonen in festem Kr wurde mittels zeitund energieaufgeloster Lumineszenzspektroskopie im vakuumultravioletten Spektralbereich untersucht. Zur Charakterisierung der Erzeugung sekundarer Exzitonen wurde die spektral ausgewahlte Lumineszenz des freien Exzitons (FE) herangezogen. Dies war aufgrund der hohen Probenqualitat und der hohen Reinheit des zur Probenpraparation verwendeten Kr-Gases moglich, da die Intensitat der freien Exzitonlinie stark von der Probengiite abhangt. Zum ersten Mal wurden zeitaufgeloste Anregungsspektren und Abklingkurven der FE-Emission in festem Kr fur Anregungen oberhalb der Bandkante (bis 35 eV) systematisch untersucht. Zusatzlich wurde auch die Lumineszenz von lokalisierten ('self-trapped') Exzi-. tonen in festem Kr durch zeitaufgeloste Spektroskopie betrachtet. Weiterhin wurden hochaufgeloste Reflexionsspektren gemessen und daraus ein weiteres.Element der Exzitonenserie (n=5) bestimmt. Die Messungen wurden an verschiedenen Proben wiederholt und zeigen eine gute Reproduzierbarkeit der experimentellen Ergebnisse. Mittels der zeitaufgelosten MeBtechnik kann zwischen verzogerter Elektron-Loch-Rekombination und 'prompter' (im Rahmen der experimentellen Zeitauflosung) Erzeugung . sekundarer Exzitonen unterschieden werden. Es wurde ein detailliertes Modell der Dynamik der Elektron-Loch-Rekombination in den FE-Zustand aufgestellt. Die verzogerte Komponente der Abklingkurven fur das FE wurde mittels Modellrechnungen reproduziert, die die Thermalisierung der Ladungstrager durch Streuung an akustischen Phonon en beinhalten und die Abhangigkeit des Wirkungsquerschnittes der Rekombination von der Ladungstragertemperatur beriicksichtigen. Modellrechnungen und experimentelle Daten weisen eine . gute Ubereinstimmung auf. Die zeitaufgelosten Anregungsspekten zeigen, daB eine 'prompte' Erzeugung des FE im Bereich oberhalb der Schwelle von hv=Eth ~21. 7 eV statt findet. Dies spiegelt sich ebenfalls in der veranderten Form der Abklingkurven oberhalb der Schwelle wider. Der experimentelle Schwellenwert entspricht nahezu der Summe der Bandliickenenergie und der Energie des FE (Eth=Eg+Eex). Zur Erklarung dieses Schwellenwertes werden zwei Model-. Ie diskutiert: (i) inelastische Streuung der Elektronen im Rahmen des 'multiple-parabolicbranch band' Modells, und (ii) Erzeugung des elektronischen Polaron-Komplexes. Die ,prompte , Erzeugung von Exzitonen oberhalb von E th wird einer Uberlagerung aus beiden Prozessen zugeordnet. Nahe an der Schwelle ist die Erzeugung des elektronischen Polaron-Komplexes der dominante Prozess, wahrend Elektron-Elektron-Streuung bei hoheren Anregungsenergien iiberwiegen konnte.

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Section: Time-resolved Excitation Spectra Of Fe Luminescencesupporting

confidence: 63%

Creation of free excitons in solid krypton investigated by time-resolved luminescence spectroscopy

Kisand

Kirm

Negodin

et al. 2003

J. Phys.: Condens. Matter

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“…Therefore sometimes a slight delay is chosen to suppress scattered light, however at the expense of sensitivity for prompt luminescence. Some results have already been published [10,12,[25][26][27].…”

Section: Time-resolved Excitation Spectra and «Prompt» Secondary Excimentioning

confidence: 99%

Prompt and delayed secondary excitons in rare gas solids

Kirm

Vielhauer

Zimmerer

et al. 2003

Low Temperature Physics

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Direct and indirect creation of excitons in rare gas solids has been investigated with reflectivity and luminescence spectroscopy. For the heavy rare gas solids Kr and Xe, new and more reliable exciton parameters have been deduced. With time-resolved luminescence spectroscopy, fast and delayed secondary-exciton creation has been established and separated. Thermalization of photocarriers and their delayed recombination have been analyzed, including a first attempt to investigate the influence of excitation density on the carrier dynamics. The existence of excitonic side bands of ionization limits E i (either band gap or inner-shell ionization limits) in prompt secondary exciton creation has been established. The threshold energies of these side bands are given by E E nE i th ex » + (n is integer, E ex is exciton energy). The side bands are ascribed to the formation of electronic polaron complexes, superimposed to inelastic scattering of photoelectrons.

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“…They yield strong FE luminescence on one side, and electron-hole recombination is rather slow (ns-range). With time-resolved luminescence excitation spectroscopy, the contributions of prompt (sub-ns range) and delayed secondary excitons were separated [25]. Later, this method was also applied to inner-shell excitations [26].…”

Section: Electron-electron Scattering and The ''Electronic Polaron Comentioning

confidence: 99%

Luminescence spectroscopy with synchrotron radiation: History, highlights, future

Zimmerer

2006

Journal of Luminescence

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Creation of electronic polaron complexes in solid xenon observed in free-exciton luminescence under selective photon excitation

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Creation of free excitons in solid krypton investigated by time-resolved luminescence spectroscopy

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Prompt and delayed secondary excitons in rare gas solids

Luminescence spectroscopy with synchrotron radiation: History, highlights, future

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