Микроволново-оптическая спектроскопия поливалентных зарядовых состояний ионов переходных элементов в карбиде кремния

Проанализированы четыре возможных зарядовых состояния молибдена в карбиде кремния (SiC): парамагнитных Mo$^{3+}$(4$d^3$), Mo$^{4+}$(4$d^2$), Mo$^{5+}$(4$d^1$), характеризующихся аксиальной симметрией, и диамагнитного Mo$^{6+}$(4$d^0$). С использованием высокочастотного электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и низких температур для Mo$^{4+}$ со спином $S$ = 1, являющимся нейтральным зарядовым состоянием в кристалле $A^0$, установлен положительный знак расщепления тонкой структуры $D$ для двух квазикубических позиций k1 и k2: $D$(k1)=3.06 GHz, $D$(k2) = 3.29 GHz и определены значения $g_\parallel$ = 1.9787 и $g_\perp$ =1.9811, т. е. $g_\perp>g_\parallel$. Методами магнитного циркулярного дихроизма (МЦД) поглощения при разных температурах разделены вклады парамагнитной и диамагнитной составляющих в бесфононных линиях оптического поглощения ионов Mo$^{4+}$ в ближней ИК-области. Для зарядового состояния Mo$^{5+}$(4$d^1$) установлено нецентральное положение примеси в узле кремния и определены суперсверхтонкие (ССТ) взаимодействия с лигандными ядрами $^{29}$Si и $^{13}$C. Проведен сравнительный анализ сверхтонких (СТ) взаимодействий с нечетными изотопами молибдена $^{95}$Mo и $^{97}$Mo, имеющих ядерный магнитный момент, в трех зарядовых состояниях. В связи с появлением работ по применению ванадия V$^{4+}$ в SiC в квантовой информации и связи, поскольку эти дефекты имеют линии фотолюминесценции (ФЛ) в телекоммуникационном окне около 1300 nm, показано, что в главном телекоммуникационном окне около 1540 nm весьма перспективным является эрбий Er$^{3+}$ в SiC, который нам ранее удалось ввести в объемные кристаллы SiC. Важно, что при комнатной температуре фиксируется существенный спад ФЛ V$^{4+}$ в SiC, тогда как для ионов Er$^{3+}$ в SiC подобный спад является незначительным и ФЛ может наблюдаться вплоть до 400 K.