J. Phys. France 50, 3395-3406 (1989)
DOI: 10.1051/jphys:0198900500230339500

Exciton-phonon interaction in GaSe

N. Piccioli et R. Le Toullec

UA782, Physique des Milieux Condensés, Université Pierre et Marie-Curie, Paris VI, 4 place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France

Abstract
The study of the temperature dependence of the optical properties of GaSe confirms the dominating role of the homopolar phonon at 16.7 meV. The quantitative study of the energy levels variations, near the fundamental absorption edge, yields a deformation potential value of εd = 5,5 eV.Å -1, in good agreement with the value deduced from the band calculations by Schlüter (εd = 5,8 eV . Å-1 ). The quantitative study of the temperature dependence of the full width at half maximum height of the first excitonic level exhibits a contribution parallel to the c-axis in the kinetic mass which has to be taken into account in the exciton - phonon interaction ; the value of the kinetic mass (0.81 m ) which provides the better agreement with the experiment is located between M//and M ⊥.

Résumé
L'etude des variations en fonction de la température des propriétés optiques de GaSe confirme le rôle prépondérant du phonon homopolaire d'énergie 16,70 meV. L'étude quantitative de la variation des niveaux d'énergie, dans la region de l'absorption fondamentale, a permis de déterminer la valeur du potentiel de déformation pour un déplacement unité des atomes dans le système de coordonnées normales :εd = 5,5 eV. Å-1 en excellent accord avec la valeur déduite du calcul de structure de bandes de Schlüter (εd = 5,8 eV.Å-1). L'étude quantitative de la variation thermique de la largeur à mi-hauteur du premier niveau excitonique montre que, dans l'interaction exciton-phonon homopolaire A1' (mode de compression longitudinale), la valeur de la masse cinétique de l'exciton (M = 0,81 m ) qui donne le meilleur accord avec les expériences, se situe entre M//(0,44 m ) et M ⊥ (0,86 m ).

PACS
7820C - Optical constants (including refractive index, complex dielectric constant, absorption, reflection and transmission coefficients, emissivity).
7135 - Excitons and related phenomena.
6320L - Phonon interactions with other quasiparticles.

Key words
gallium compounds -- III VI semiconductors -- optical constants -- phonon exciton interactions