Оптические свойства полупроводников - Уиллардон Р.
Скачать (прямая ссылка):
Е. їїаіілик и Дж. Райт
Ричарде и Смит [56] предложили новое применение явления циклотронпого резонансного поглощения в антимониде индия «.-типа. Преимущественное поглощение света одной круговой поляризации используется для создании поляризатора, дающего круговую поляризацию, а фарадеевское вращение — для создания циркулнтора — невзаимного элемента, пропускающего цло-скополяризоваппуіо волну только в одном направлении.
На основе циклотронного резонансного поглощения в антимониде индия и-типа был предложен перестраиваемый узкополосный приомпик инфракрасного излучения [57, 58]. Детектирование излучения основано на изменении статического сопротивления образца при поглощении излучения на резонансной частоте. Измепяя магнитное поле, можно перестраивать длину волны, к которой чувствителен приемник.
б. Гармоники циклотронного резонанса
Нарушение правила отбора Al = Cl делает возможным появление гармонии циклотронного резонанса, которые наблюдались экспериментально в германии [24). В антимониде индия п-типа при концентрации носителей порядка IQle—IO'7 смПэйлик и Уоллис [59] наблюдали гармоники циклотронпого резонанса при комнатной температуре и температуре жидкого азота. Этот эффект наблюдался как при параллельной, так и при скрещенной ориентациях магнитного поля и луча света. В образце толщиной 1 мм наблюдались осцилляции поглощения с изменением магнитного поля, когда энергия фотона была фиксирована в области 10—15 мк. На фиг. 14 максимумы и мипимумы поглощения, отмеченные целыми и полуцелыми числами, построены как функции В~л. При малых магнитных полях эти линии — прямые, В сильных полях возникают отклонения от линейности, веронтпо, вследствие влияния ненараболичности. На фиг. 14 показаны также расчетные кривые, построенные при значениях параметров, соответствующих комнатной температуре, на основе теории Вауэр-са и Яфета. На этих прямых не показана структура, связанная со спиновыми уровнями т = Темными точками отмечено
расчетное положопие гармоник, соответствующих переходами с уровня I = 0 на уровни / — 2, | = 3и выше. При учете спипа должны возникнуть две серии линий, но экспериментально они не разрешаются. При расчете не рассматривался также вопрос о выборе фазы в квазиклассических функциях. Сравнение экспериментальной совокупности линий с теоретической показывает хороіцее качественное согласие, в особенности в отношении наклона линий. Эффективная масса 0,0183 то, полученная по наклону расчетных линий в области слабых полей, хорошо согласуется в Гл. 10. M агнетоплп змеиные эффекты -І29
І ~~ ~ " ' ^ со значением эффективной массы 0,0185 т0, полученным из экспериментальной совокупности линий. Интересно отметить, что при наблюдении гармоник измеряется эффективная масса, замет-> но превышающая значение на дне зоны {0,013 т0) вследствие і влиянии непараболичности. Нарушение правила отбора, благодаря которому возникают гармоники, может иметь своей причиной рассеяние посителей на фопонах. f. Этот эффект наблюдался также на образцах арсенида индия
I гьтипа толщиной 1 мм при температуре жидкого азота в спектраль-
в wo т ж
в I IOuHZC-1
Ф и г. 14. Экспериментальный (вверху) и теоретические {инизу) сармоггиг^и циклотронного ])ім(>гг(інса а аггтгжмоппде индия /t-типа при г5<шігатной температуре |59].
При расчете по теория Бауэпса и Яфета бьши приняты Значения параметров: m*_i = 0,01.4 Tn1- Kg —0.20 зо; Д = С,9 я». Тонкая структура, свцуатт^я °о спиком, Rr: учитывалась.
1 _ положении максимумов ПОГППЩешіЯ; 2 — ПОЛОЖепІІЯ МИНИМУМОВ ІіОт'ЛОЩСНИЛ.
Семейства экстремумов воответетвуют следующим д.тинам поліг: А [08[ о.«-'; B _ 9'i4 CAt-', С —822 см-', Л _ 72.2 см-'.
ном интервале Ю—15 мк [43]. Концентрация носителей была равна 2,3-10,fi см'3, ? интервале магнитных полей 100—150 кз была измерена эффективная масса, оказавшаяся, равной 0.028 т0. что хорошо согласуется с результатами, полученными по оспон-пому переходу циклотронного резонанса в этом -,ке интервале полей.
Интересная модификация циклотронного резонанса, предложенная Азбелем и Канером для металлов [611, была недавно эксперимента Jrbno осуществлена в теллуридо свинца с большой концентрацией носителей [62, 63]. Этот эффект обычно наблюдается в отражении при скрещенной ориентации. Классическая скиповая глубина б = к/Акк, а ларморов радиус определяется выраже- 430
ниєм г = [2 (I + yz) (hJeB)Yi\ Когда скиновая глубина мала но сравнению с радиусом орбиты, поле излучения сильно неоднородно в пределах орбиты. Электрическое поле волны воздействует на электрон лишь на некоторой части орбиты. Благодаря этому правило отбора нарушается, так что при таких условиях становятся возмоя?ным переходы с Al ~ 0, 1, 2, 3... Таким образом, оказываются возможными гармоники циклотронного резонанса при со COp на частотах, кратных частоте циклотронного обращения. В том же образце можно наблюдать и основную гармонику циклотронного резонанса при скрещенной ориентации. Когда OV > о>р> поле излучения оказывается однородным в пределах орбиты и резонанс при скрещенной ориентации наблюдается на частоте а> = (со;; 0)?''2, как уже говорилось ранее. Но когда частота меньше о>р> деполяризующее поле не возникает и резонанс Азбеля — Канера оказывается несмещенным от частоты со,, или от частот, ей кратных.
