Оптические свойства полупроводников - Уиллардон Р.
Скачать (прямая ссылка):
Ф и г, 12. Зависимость иффектггв«ой массы от магнитного поля для четырех полупроаодшгков A111Bv rrpit T — 85" К [461.
Кршшс рассчитаны на основе теории Пауэрса и Яфета.
по зависимости эффективной массы от магнитного поля для нескольких полупроводников A111Bv. Возрастание массы с магнитным полем непосредственно характеризует непараболичпость энергетической зоны. Расчетные кривые построены на основе теории Бауэрса и Яфета для перехода из наинизшего энергетического состояния I = 0 —>- 1.
Циклотронный резонанс на антимониде иидия р-типа в CB1I-диапазоне был измерен Бзі'гли и др. 1451. Оказалось, что легкие дырки имеют изотропную эффективную массу, равную {0,021 ± ± 0,005) тп. Изоэнергетические поверхности тяжелых дырок слегка анизотропны, со средней массой т ж U,4m0. 421 >
Е. їїаіілик и Дж. Райт
Пэйлик и др. [46] наблюдали циклотронный резонанс на антимониде индия р-типа с концентрацией дырок • IO'6 смпри температуре жидкого азота. Измерения проводились в спектральных областях 20—40 и 80—120 мк. В коротковолновой области использовался свет круговой поляризации. При комнатной температуре в образцах толщиной 0,5 мм наблюдалось сильное з лек-тронное поглощение волны, поляризованной по левому кругу, за счет неосновных электронов. Это поглощение почти полностью
Злентроны, ~80°lС й Электроныt ~ЖК V Злентроны, Ш<Т<2Ш
Расчет I град К Sr А з8 т* ТЩ Hl0
Mme дырки — — -SO 0,225 0,9 ms OM
Злетрст -SO № 0,9 нот
Зяешцящ ---- -ЛК 0,21 0,9 OM
о го « SS so m m m w
В, н?с
Ф иг. 13. Зависимость аффсктиппой массы от мапштпой индукции для эггти-моппда ивдия п- и р-типа [46]. Кривые рассчитапн на осаоае теории Бэуарса и Яфета.
исчезало при понижении температуры. При этом появлялось более сильное дырочное поглощенно {около 10% полного поглощения), которое можно было наблюдать в несколько более сильных полях, используя свет с правой круговой поляризацией. Результаты измерений представлены на фиг. 13. Данные по циклотронному резонансу дырок качественно согласуются с теорией Бауэрса и Яфета при тп* = О,О145т0, поскольку одно из решений кубического уравнения соответствует зоне легких дырок F2- Представляется удивительным, что результаты наблюдений согласуются ео Столь простой теорией, поскольку расстояния между уровнями Ландау, рассчитанные по квазиклассической теории Кейна или Бауэрса и Яфета, должны быть правильными для высоких уровней Ландау, с большим I, тогда как для экспериментально наблюдавшегося перехода I = 0 —»- 1 должны быть значительные поправ- Гл. 10. Магнетоплазменные аффекты.
<127
~ки за счет квантовых эффектов в валентной зоне антимонида лндия [47]. Масса легких дырок на дне зоны была найдена равной 0,0155 т0, т. е. лишь немного больше массы электронов, что согласуется с моделью Кейна. Поскольку концентрация легких дырок равна примерно 3 10й см'3, наблюдающаяся линия должна соответствовать переходу ? = 0—>-1. Эксперимент проводился при магпитпых полях, достигавших 140 кэ, в спектральной области 20—40 лк и не было обнаружено никаких других линий поглощения.
Спиновый резонанс электронов проводимости аптимонида индия в CB1I-AHanasoHe, наблюдавшийся Бемским [48], подтвердил предположение, что эффективная масса электронов мала, а g-фактор велик. Наблюдающиеся линии соответствуют' спиновым переходам на одном и том же уровне Лаидау. Ричарде [49] наблюдал поглощение такого же типа в далекой инфракрасной области. Этот переход — магннтно-дипольный, интенсивность его гораздо меньше интенсивности электрического дипольного перехода, обусловливающего резонансную линию циклотронного поглощения.
Недавно был обнаружен новый интересный резонанс в антимониде индия, который связан с электрическим диаольпым переходом, сопровождающимся переворотом спина {комбинированный резонанс [50—52)). Спин-орбитальное взаимодействие вызывает спиновое расщепление зоны проводимости, пропорциональное /с3, благодаря чему спиновые состояния уровня с данным I оказываются не чистыми состояниями «-)-» или «—», а смешанными. Так состояние, отмеченное индексом «-)-» на фиг. 11, а, имеет некоторую примесь состояния «—», и наоборот. Поэтому, кроме электрических дипольних переходов в циклотронном резонансе и магнитных дипольных переходов в спиновом резонансе, возникнут также еще и электрические дипольные переходы типа {0 +)—і —>- {1 —) или {0 —) —»- {1 +) на фиг. 11, а, которые, будучи слабее переходов циклотронного резонанса, будут сильнее переходов спинового резонанса.
Бойль и Брэйлсфорд [53] наблюдали на антимониде индия в далекой инфракрасной области линии поглощения, обусловленные переходами между уровнями связанных состояний на примеси, которые лежат непосредственно иод уровнями Ландау. Эффективные массы, определенные в результате этого эксперимента, оказались теми же самыми, что и массы, определенные но циклотронным резонансным переходам между соответствующими уровнями Ландау. Примесные переходы изучали также Уоллис и Боулден [54], которые также предсказали примесные переходы другого типа, недавно обнаруженные экспериментально Капланом [55] в далекой инфракрасной области. 428 >
