Electrical and Optical Studies of Semiconducting CdF2:In Crystals

Optical absorption and electrical conductivity of In‐doped CdF2crystals have been measured at various temperatures. The results confirm the assumption of Trautweiler et al. [12] that the In3+centers offer two localization possibilities t o the electrons introduced by annealing the crystals in Cd vapour: an atomic ground state (In2+) and a hydrogenic ground state (In3+:e−). From an analysis of the results 0.055 eV is obtained for the energy distance between the two ground states and approximate values for their positions below the bottom of the conduction band. The latter depend on the degree of conversion. At temperatures below 50 K the occupation ratio between the two ground states can be strongly altered permanently in favour of the In3+: e−donor states by irradiation with visible or UV light producing a photo‐induced conductivity and absorption. From measurements of the dependence of the photo‐induced conductivity below 50 K on temperature, irradiation time, and intensity, some properties of the In3+:e−donors are deduced. Die optische Absorption und die elektrische Leitfähigkeit von In‐dotierten CdF2‐Kristallen wurde bei verschiedenen Temperaturen gemessen. Die Ergebnisse bestätigen die Annahme von Trautweiler e t al. [12], daß die In3+‐Zentren zwei Lokalisierungsmöglichkeiten für die durch Temperung der Kristalle im Cd‐Dampf eingefuhrten Elektronen besitzen: einen „Atom”︁‐Grundzustand (In2+) und einen wasserstoffahnlichen Zustand (In3+:e−). Aus der Analyse der Meßergebnisse werden fur den Abstand der beiden Grundzustande voneinander 0,055 eV und Naherungswerte fur ihren Abstand vom unteren Rand des Leitungsbandes erhalten. Letztere hangen vom Konversionsgrad ab. Bei Temperaturen unterhalb 50 K kann das Besetzungsverhaltnis zwischen den beiden Grundzuständen zugunsten des In3+: e−Zustandes durch Bestrahlung mit sichtbarem oder UV Licht dauerhaft stark verändert werden, so daß eine photoinduzierte Leitfähigkeit und Absorption erzeugt wird. Aus Messungen der Abhängigkeit der photoinduzierten Leitfähigkeit unterhalb 50 K von Temperatur, Bestrahlungszeit und ‐intensität konnten einige Eigenschaften der In3+: e−Donatoren ermittelt werden.