ÉTUDE DU PROFIL D'ABSORPTION DE LA RAIE QUADRUPOLAIRE EXCITONIQUE 1S DE LA SÉRIE JAUNE DE Cu₂O EN FONCTION DE CERTAINS DÉFAUTS CRISTALLINS ET DE LA TEMPÉRATURE

Résumé
Une étude à haute résolution de l'absorption optique liée à la transition quadrupolaire excitonique 1S de la série jaune de Cu₂O a été entreprise en vue de déterminer l'influence de certains paramètres physico-chimiques (dislocations, impuretés et température). En dessous de 20 K, on observe une dispersion importante des largeurs de raies. On met en évidence le rôle prépondérant de l'argent, isoélectronique du cuivre, dans ce phénomène qui se traduit par une contribution à l'élargissement proportionnelle à sa concentration jusqu'à 400 ppm. Une corrélation aussi nette n'a pu être établie pour d'autres impuretés majeures (Si, Mg, Ca) bien que présentes en concentrations analogues à celle de l'argent ou pour les dislocations. Une analyse phénoménologique montre que la courbe d'absorption présente un profil de Voigt, obtenu par convolution d'une fonction lorentzienne de largeur B et d'une fonction gaussienne de largeur A. En fonction de la température, on constate que la variation de B est indépendante du cristal, contrairement à celle de A qui traduit, en particulier la dispersion des largeurs à basse température. Ces constatations suggèrent de relier la variation de B à l'action des phonons et celle de A à l'action des impuretés. Cette séparation des effets peut être également justifiée par un modèle, formulé par Haken. A l'appui de ces hypothèses, la variation thermique de B est en accord quantitatif avec la théorie de Toyozawa ; la variation de A peut se décomposer en une constante plus une fonction croissante de la température. Le terme constant est directement relié à la teneur en Ag ; la fonction croissante traduirait les effets de centres progressivement activés.

Abstract
High resolution measurements of the 1S yellow exciton quadrupole absorption line of Cu₂O have been undertaken in order to study the effects of some physico-chemical parameters (dislocations, impurities and temperature). Below 20 K, an important scattering of the residual line width is observed. A predominant effect of isoelectronic silver is pointed out in this phenomenon : the line broadening is porportional to the silver content up to 400 ppm. In spite of their similar concentrations, an analoguous correlation could not be established for other major trace impurities as Si, Ca and Mg ; nor was it the case for the dislocations. A phenomenological analysis shows that the line shape is given by a Voigt profile, obtained by convolution of a Lorentzian function of width B by a Gaussian function of width A. The variation of B as a function of temperature appears to be independent of the sample, whereas A accounts for the low temperature scattering of the line width. The former results suggest to ascribe the variation of B to an intrinsic effect of phonons and that of A to impurities. This separation is also justified on the basis of a model, developed by Haken. Supporting the previous hypothesis, the thermal variation of B is in quantitative agreement with Toyozawa's theory. The variation of A may be described by the sum of a constant term and an increasing function of temperature. The constant term is directly connected with the Silver content whereas the function describes the effect of a gradual activation of defect centres.