Оптические свойства полупроводников - Уиллардон Р.
Скачать (прямая ссылка):
В полупроводниках A111Bv к настоящему времени эффект Фойгта был измерен па антимониде индия «-типа Jl001, арсениде индия [99] и арсениде галлия [92]. Все эти вещества имеют сфери-чески-симметричные зопі.і с непараболическим законом дисиерсии. Эффективная масса, которой определяется эффект фойгта, есть масса на поверхности Ферми. Это та же самая величина, что и в ,эффекте Фарадея. Температурная зависимость эффективной массы также оказалась близкой к тому, что наблюдается при эффекте Фарадея. Эффекты Фойгта и Фарадея обично измеряют на одном и том же образце, и по любому из этих эффектов можно определить N и т*. Определенная таким образом концентрация N с точності.ю ±15% совпадает с концентрацией, определенной по эффекту Холла. Линейные зависимости ? от X3 и B2 для антимонида индия показаны на фиг. 17 и 18, Липейность зависимости от X3 представляется несомненной, хотя межзопные переходы оказывают влияние на эффект Фойгта при длинах волн, меньших 18 мк. В области больших длин волн не была внесена небольшая поправка на слабое изменение показателя преломления. Зависимость ? от B2 представлена на фиг. 18. Заметное отклонение от линейности указывает, что условие w ^ Wc оказывается невыполненным, так что выражение (29) уже более несправедливо.
е. Интерференционные полосы
Этот эффект изучал на слабо легированном антимониде индия га-типа ГТэйлмк [92], наблюдавший полосы при отражении или прохождении света круговой поляризации. При увеличении магнитного поля полосы левой круговой поляризации сдвигаются в сторону больruих, а полосы правой круговой поляризации —
28* Б. Пэйлик и Дж. Райт
в сторону меньших частот. Исследования проводились в спектральном интервале 20—40 мк. Если принять значение эффективной массы электронов в чистом антимониде индия при комнатной температуре, равным 0,018 mg, то рассчитанные сдвиги полос
Л, мк
Фиг, 17. Эффект Фоііті'а (фаиоиьш сдвиг ?) в антимоииде инция га-тгпга
при T = 85° К [100]. 1 — аднеримептальные точки при В — = 32,7 we, d ~ 0,157 сии; 2 — то при H — 19,5 кгс, d = 0,0575 сл. Прямая А — расчетная с параметрами N = l,fi--10'" см-', n=3,Ofi, m* = 0,016 Tnll; кривая В просто проведена через энсперимин-тальные Т()Ч|(и; кривая С — мея<эониый
8, hzc
ф и г. 18, Эффект Фойгта (фазовым сднис ?) в антимониде индия п-тип;і при низких температурах с отклонением от закогщ fi -- B2 [100]. Кривые просто проведены через экспери-менталышс точі(и. 1 -- при Я, = 17,0 .«>;; г — при К — 22 і мк. Параметры N = = 1,6-10" ел-3, d ¦— 0,0575 сл.
хорошо согласуются с наблюдающимися экспериментально. Для расчета следует воспользоваться выражением и± из табл. 3 и интерференционным условием mX = 2nd. Такой метод хотя и дает независимый способ определения аффективной массы, не имеет, по-видимому, никаких преимуществ перед другими методами, о которых говорилось выше. N1 Ы
Фиг. 19. Зависимость эффективной массы в зоно проводимости антимонида индия от концентрации носителей, иллюстрирующая согласие с теорией при низких концентрациях. Кривая I рассчитана по теория Кейііа при следующих значениях параметров: m* =. 0,014 тпо, Eg = 0,225 ss, А = 0,9 эп, P =9,0> 1 Cl—• звслі. Светлые точки — экспериментальные значения кри Г = 77° К, темные точки — iipii T = 300" К.
2 — точки из работ Пай л ітка н др. иоігучегіьі по эффектам Фараден и Фойгта;
3 _точки из работ Смита и др., получены пц яффеїіту Фарадея;
4 — иа работ Лэкса в Райта по магнетоотра?«егшю;
й _из работ Спитцсра и Фэна по плазменному отра>ггеігИ|0;
б — из работ Шйлика н др. по магнетоплаамеккоиу отражению; 1 _ вз работ Смита и др. по аффекту Фарадея;
5 — из работ Снндовера и др. по плазменному отражению.
10' 2
N1CM3 3 4 5 6 7
Фиг. 20. Зависимость аффективной массы в зоно проводимости антимонида индия от концентрации носителей, иллюстрирующая согласие с теорией гтри
высоких концентрациях, Кривая і рассчитана по теории Койка при нначеяинх параметров, указанных п подписи к фиг. 19. Обозначения точек Тагшс )г<е, как и на фиг. 19. 438
Е. Пэйлик и Дж. Paiim
3. СВОДКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
Мы не приводим здесь ссылок на работы по магнетооптиче-ским эффектам, выполненные ранее обзоров Mocca [1051 и Лэрса [106]. Сводка результатов для антимонида индия дана на фиг. 19, где представлена зависимость эффективной массы от концентрации носителей, обусловленная пепараболичностью закона дисперсии. Райт и Лзкс [10] показали, что формула Кейна для энергии зоны проводимости антимонида индия приводит к линейной зависимости \(т*/т0) {1 — т*/т0)~лJ2 от TV2X Чтобы показать такую зависимость, мы собрали на фиг. 20 все известные экспериментальные значения эффективной массы. Недавно были построены более наглядные кривые (подобные кривой фиг. 19) как для антимонида, так и для арсенида иидия [107, 108], более детально рассчитанные на основе теории Кейна. В табл. 5 приведены все известные данные по эффективным массам полупроводников AlllBv, полученные в различных магнетооптических экспериментах. Таблица построена так, что дает зависимость эффективной массы от концентрации носителей и температуры.
