Low-temperature photoluminescence in SnO2 high-resistivity monocrystals

Abstract

Stannic oxide monocrystals behave like photoluminescent emitters over the whole visible range. The emission spectra are measured for temperatures between 29 and 77 K. The shape and the width of emitted band components lead to an analyse of the data by the energy configuration–coordinate model. This quantum scheme is usually developed to describe the behaviour of colour centres in alkali-halides or phosphors. Two emission bands are selected and analysed in this way, leading to the evaluation of characteristic parameters for two complexes, the physical origin of which is likely the same because of the common vibrational structure of their excited state. Energetic schemes are included in the band gap of SnO2 and related to the band-to-band excitation and to photoconductivity. The physical nature of these centres is emphasized. Les monocristaux d'oxyde d'étain SnO2 présentent une photoluminescence s'étendant sur presque tout le domaine du visible. Le spectre d'émission est relevé pour des températures échelonnées entre 29 et 77 K; la forme et l'étendue des bandes d'émission conduit à interpréter les résultats par le modèle dit des coordonnées de configuration. Ce modèle quantique dècrit localement, en particulier, le comportement des centres colorés des halogénures alcalins ou des centres luminogènes des phosphores. Deux bandes d'émission sont séparées et analysées en utilisant cette théorie, elles conduisent à la détermination des paramètres de configuration de deux types de centres ayant probablement une origine physique commune car leur état excité présente une structure vibrationnelle identique. Les schémas énergétiques sont ensuite inclus dans la bande interdite propre de l'oxyde d'étain et leur einétique établie à partir d'une excitation bande à bande entrainant une photoconductivité. L'origine physique de ces centres est discutée.