Тонкая структура S-состояний непрямых экситонов в кубическом карбиде кремния

При ${T=1.4}$ K в кристаллах кубического карбида кремния проведены измерения спектров поглощения, спектров модулированного по длине волны поглощения и спектров фотолюминесценции. Установлено, что основное $1s$-состояние непрямого экситона в $3C{-}$SiC обладает тонкой структурой, определяемой кристаллическим ${(\Delta_{cr})_{ex}= (0.59\pm0.03)}$ мэВ и спин-орбитальным (${(\Delta_{so})_{ex}= (10.36\pm0.03)}$ мэВ расщеплениями. Измерены энергии фононов в точке $X$, в частности, ${\hbar\omega_{TA}(X)= (46.20\pm0.03)}$ мэВ. Уточнено значение минимальной энергии возбуждения нижайшего по энергии основного $a$ ($1s$)-состояния экситона $(E_{gx})_{a}$ ${(T\lesssim4\,\text{K})=(2.38807\pm0.00003)}$ эВ, определены минимальные энергии возбуждения $b$ ($1s$)- и $c$ ($1s$)-экситонов $(E_{gx})_{b}$ (${T\lesssim4\,\text{K})=(2.38866\pm0.00003)}$ эВ и $(E_{gx})_{c}$ (${T\lesssim4\,\text{K})=(2.39843\pm0.00003)}$ эВ. Дано теоретико-групповое обоснование наблюдаемой тонкой структуры $s$-состояний непрямого экситона в $3C{-}$SiC и предсказана дополнительная структура, соответствующая учету обменного электронно-дырочного взаимодействия. Показано, что спектроскопические данные свидетельствуют о наличии в $3C{-}$SiС предсказанного Кейном эффекта дисперсионного изменения массы свободных экситонов, приводящего к сильной непараболичности экситонных зон.