The pure and lightly Nb-doped $SrTiO_3$ single crystals were heat treated in vacuum in the temperature range 850 ℃ - 1150 ℃. The optical absorption in reduced $SrTiO_3$ is measured in the region λ = 0.4 - 7μ and the carrier concentrations are obtained by measuring Hall coefficient.
It is found that there exist up to 5 absorption peaks in this wavelength region lying at 0.42μ, 0.5μ, 0,7μ, 1.3μ, and 4.2-4.8μ respectively. The absorption coefficients are found to increase proportionally to carrier concentration in the region 2-5μ and so the size of the fifth peak (4.5μ).
The so-called "free carrier absorption tail" is not due to free carriers scattered by L-O phonons in the region 2.5-7μ. The absorption coefficients vs. wavelength curves in the region 2-5μ can be fitted well by Reik's small polaron theory both qualitatively and qualitatively. This is in quite a contrast with the result of large polaron theory which gives an order of magnitude smaller values for the absorption coefficient. The validity of this theory can be confirmed by measurement of absorption coefficients at low temperatures.
순수한 또는 Nb 이 약간 doping 된 $S_rT_iO_3$ 단결정을 진공에서 열처리하여 환원시켰다. 처리온도 범위는 850℃ ~ 1150℃ 범위였다.
이 환원처리된 시료의 광흡수를 stoichiometric 한 시료의 intrinsic absorption 이 없는 0.4 ~ 7μ 범위의 파장영역에서 측정하였으며 Hall 계수를 측정함으로써 carrier concentration 을 측정하였다.
이 파장영역에서 각각 0.42μ, 0.5μ, 0.7μ, 1.3μ 그리고 4.2 ~ 4.8μ에서 극대값을 갖는 5개의 peak 발견하였다. 2 ~ 5μ 영역에서 광흡수계수는 carrier concention 에 거의 비례하며 따라서 4.5μ peak 의 크기도 그러했다. 이 결과로 미루어 보아 free carrier absorption 이라고 생각되었던 적외선 영역에서의 광흡수는 L.O phonon 과 약하게 결합된 free carrier 에 의한 것이 아님이 분명하다.
2 ~ 5μ 파장 영역에서의 흡수계수는 Reik 의 small polaron 이론과 정성적인 면 뿐만아니라 정량적인 크기에 있어서도 잘 맞고 있다. 그러나 이 이론은 그 온도의존성이 의심되고 있으므로 이것의 좀더 확실한 검증을 위해서는 흡수계수의 온도의존성의 측정이 필요하다.
