Оптические свойства полупроводников - Уиллардон Р.
Скачать (прямая ссылка):
Мосс, Уолтон и Эллис [85, 89] недавно измерили эффективные массы в фосфиде галлия и антимониде алюминия. Эти материалы характеризуются очень низкой подвижностью см2-сек),
и поэтому приходится видоизменить соотношение (26). так [іак условие ODT 1, при котором оно было получено, теперь уі[іе более не выполняется. Правую часть равенства (26) нужно умножить на (1 — W2T-2) (1 -j- W-2T 2)""1. Теперь анализ экспериментальных данных позволит определить не только т*, но и т. На фиг, 15 показана зависимость удельного вращения от длины волны в антимониде индия и-типа при комнатной температуре и температуре жидкого азота [90]. При малых длинах волн наблюдается отклонение от линейности вследствие BKJiада от межзонного вращения, знак которого противоположен знаку вращения на свободных носителях. Это отклонение на фиг. 15 не показано. В большинстве экспериментов совершенно необходимо снимать зависимость 0 от X2, чтобы MOH4-HO было внести поправку на межзоппое вращение. В некоторых случаях, как, например, в германии />-тппа, необходимо также вносить поправну на вращение, связанное с переходами между различными валентными подзонами 170].
Если коэффициенты поглощения волн с'правой и левой поляризациями неодинаковы, то в проходящем луче света возникает Гл. 10. Магнетоп.газмкнные аффекты
433
эллиптичность. Эллиптичность измерили Смит и Пиджон 1911. По данным таких измерений можно определить т.
Фарадеевское вращение можно измерить также в области циклотронного резонанса, где начинается поглощение 192]. Некоторые результаты, полученные на антимониде индия п-типа, представлены на фиг. 16. Вблизи to = угол 0 зависит от т. Как показы-
Ф н г. 15. Фарадеевское вращение п антимониде индіїи п-тнпа [901. Отрицательное вращение, обусловленное межзогшьгми переходами, специально не измерялось, із стшзц с чем наблюдаются отклонении г>т ликєйігости при малых длинах волн. Параметры прямых следующие: Ia _ T = 77° К, JV- 8,4- fU" с.*-3, т* - 0,029 1б — T — 296° К, JV = 0,50-10'' CM i. т* = 0,033 т„; 2а — T = 77° К JV — 2,1 • fO" г.«-3, т* — 0,Г)23 т„-26 -T = 2УЙ° Й, JV = 2,26-101' елі-3, т* = 0.027 т„; За — T = 77° К, W = 4 3-10" <\И-3 т* — 0 01S5m„; 36- T — 29G° К. JV = 5,0-fO" е-м", т* = 0.'023 т„.
вает график, теория Друде удовлетиорительно описывает экспериментальные данные. В слабых магнитных полях справедливо соотношение (26), тогда как в сильных полях при <»с <й угол поворота определяется формулой
О e^d //AS
6 <41)
Сопоставляя теорию с экспериментом в областях слабого и сильного поля, по данным оптических измерений можно определить как пі*, так и N. Расчет показывает, что следует принимать во внимание зависимость массы от магнитного поля.
фарадеевское вращение и эллиптичность наблюдались также в СВЧ-диапазоне при « < (ос, на антимониде индия с низкой концентрацией носителей, причем оказалось, что модель Друде хорошо описывает этот эксперимент ]93[. Эффект Фарадея на сво-
28 - 1289 Е. Пшлик и Дж, Райт
бодеых дырках в полупроводниках AlirBv не изучался, но он был измерен в германии /нгипа Уолтоном и Моссом [701 и рассмотрен Л эксом и Звердлингом [32]. Угол поворота определяется формулой
{42)
fl_ е8 dX2B (Nk I Nl)
и~ ЭяМлЕо UjtS'
где индексы I и h отмечают легкие и тяжелые дырки, Поскольку NiSNh = {іщ/тПнУ'*, очевидно, что вклады от тех и других дырок
_]
гв ¦А — г --3
1 0 /
«г -гв -
-IlO - V
-SO і і ........
О 20 W SO tO W В, Km
Ф it г. 10. Фарадеевское вращение вблизи циклотронного розоігаиса в аптії-
моняде индия п-типа, 7 — экспериментальная кривая; 2 — расчетная кривая г, параметрами: — 17,8» Л' = S iCj "1* = 0,015 го,; T — 2,ІІ0-'Я сек-', S — расчетная нривая с пара-
мерами: JV = J-IO1' CM-'; m* = 0,016 я,; т = 1,8-10-1' еск-'.
сравнимы, хотя Ni Nfl. Если известны тпі и mh и полная концентрация дырок, то по фарадеевскому вращению можпо экспериментально определить концентрации легких и тяжелых дырок. Это было сделано для германия [70], и было бы интересно нровести аналогичный опыт на антимониде индия р-типа.
Как недавно отметили Уолтон и Mocc [70], Доновэн и Мэд-каф [94] и Пиллер [95], при анализе фарадеовского вращения следует учитывать многократное отражение. Де Мей и Поль [841 наблюдали многократное отражение при измерении фарадеевского вращения в арсениде галлия и показали, что его можно устранить, если придать образцу форму клина.
Кардона |9б1 составил недавно довольно подробный обзор по эффекту Фарадея в полупроводниках. Гл. JO. Mаеиетоплазмснные эффекты
435
д. Эффект Фойгта
Двойное лучепреломление в магнитном поле было предсказано фойгтом в 1899 г. 1971- Вскоре после этого он наблюдал слабое двойное лучепреломление в парах натрия, в окрестности линии D при скрещенной ориентации [981- Тейтлер и Пэйлвк обнаружили [991, что такой диамагнитный эффект может быть обусловлен наличием свободных носителей в полупроводниках. Впоследствии это явление изучали Тейтлер и др. [100], Кардона [101], Вебстер и Доновэн [1021 и Тейтлер [103].
Эффект Фойгта является оптическим аналогом эффекта изменения сопротивления в магнитном поле и в условиях, когда применимо выражение (29), обладает анизотропией в кристалле кубической симметрии, если изоэнергетическая поверхность содержит несколько эллипсоидов. Это было показано Пэйликом на германии и-типа [104].
