Нелинейное поглощение в нанокристаллах кремния

Методом z-сканирования исследовано нелинейное поглощение света в нанокристаллах кремния, помещенных в глицерин. Из экспериментальных данных рассчитаны коэффициенты нелинейного поглощения как для системы нанокремний в глицерине β_Si–gl (фактор объемного заполнения f = 2·10^-4), так и для чистого кремния β_Si с гипотетическим фактором объемного заполнения f ≈ 1. При длине волны лазерного излучения λ = 497 нм и длительности импульса τ = 0.5 пс β_Si–gl = 1.2·10^-8 см/Вт, β_Si = 7.36·10^-5 см/Вт , а для λ = 532 нм и τ = 10 нс β_Si–gl = 5.36·10^-5 см/Вт, β_Si = 0.25 см/Вт. Проведен эксперимент с использованием лазера с λ = 540 нм и τ = 20 пс для двух различных факторов заполнения – 2·10^-4 и 3·10^-3, и получены коэффициенты нелинейного поглощения β_Si–gl = 2·10^-7 и 3.6·10^-6 см/Вт соответственно. Исследованы также спектры оптического поглощения и комбинационного рассеяния в нанокремнии. Теоретический анализ проведенных экспериментов показал, что оптическое поглощение может быть связано с локализацией фотовозбужденных носителей в зоне проводимости. Локализация возникает при воздействии на электрон сильных статических электрических полей внутри наночастицы.