Absorption Centers of Bi12GeO20 and Bi12SiO20 Crystals

Abstract

The energy gap of Bi12GeO20 (BGO) and Bi12SiO20 (BSO) crystals is about 3.2 eV. The yellow color of these crystals is due to a broad absorption shoulder in the photon energy range 2.3 eV < W < 3.2 eV, where the dependence of the absorption coefficient α ∼ (W – 2.3 eV)2 indicates an indirect optical transition. The variation of the optical absorption together with other physical properties such as lattice constant, mass density, photoconductivity, ultrasonic absorption, and melting temperature in different crystals and crystal regions indicate that BiGesi centers are responsible for the absorption shoulder rather than Ge/Si vacancies as was previously assumed. Die Bandlücke von Bi12GeO20 (BGO) und Bi12SiO20 (BSO)-Kristallen liegt bei 3,2 eV. Die gelbe Farbe beider Kristalle rührt von einer Absorptionsschulter im Photonenenergiebereich 2,3 eV < W < 3,2 eV her, wobei der Verlauf des Absorptionskoeffizienten α ∼ (W – 2,3 eV)2 einem indirelrten optischen Übergang entspricht. Aus der Variation der optischen Absorption zusammen mit physikalischen Eigenschaften wie Gitterkonstante, Massendichtr, Fotoleitfähigkeit, Ultraschall- absorption, Schmelztemperatur in verschiedenen Kristallen und Kristallbereichen wird geschlossen, daß für diese Absorptionsschulter eher BiGe, si-Zentren verantwortlich sind als die bisher ange-nommenen Ge/Si-Leerstellen.