Оптические свойства полупроводников - Уиллардон Р.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица С
Энергии характеристических фошшов дли германии
Мода Экспериментальные значения днергий, эв Максимуми С кий IipuDdfl плотности состояний, эв Мола Экспсримен-T^JlbHUe значения акергпй, эв Максимумы теоретической кривой плотности состояний. ss
ТО LO 0 0350 0,0305 0 0350 0,0299 LA ТА 0,022,5 0,0095 0 0226 0,0084
состояний проводится в табл. 6. Кривая плотности состояний для германия получена на основе теоретических кривых зависимости м от q [33], неплохо согласующихся с нейтронными данными для направлений [100] и [111]. 46
В. Спитцер
3. АЛМАЗ
Смит и др. [23, 24] исследовали полосы двух- и трехфопонных комбинаций в алмазе типа IIa. Алмаз типа IIa обнаруживает в области 2 и 6 мк полосы поглощения, характерные для всех типов алмаза, и прозрачен в остальной области инфракрасных частот. Результаты измерений указанных авторов представлены
Ф и г. 6. Спектры двух- и трехфононного поглощения в алмазе [23].
на фиг. 6, данные интерпретации шести суммарных полос, представляющих собой двухфононные комбинации из четырех фононов, приводятся в табл. 7. Легко видеть, что согласие расчетных дан-
Таблща 7
Комбинационные полосы в алмазе
Положение особенностей в спентре, »8 Комбинации фононOH и их энергии1), ее Рассчи- Положение тайная особенностей анергия, в спектре, ее ее Комбинации фононов и их энергии 1), bs рассчитанная внергин, ве
0,319—0,315 (плечо) 0,302 (пик) 0,281 (нлечо) 2 ТО 2X0,158 ТО+ LO 0 158+0,144 'ТО+L А 0,158+0 123 0,316 0,267 — (пик) 0,302 0,251 — (пик) 0,281 0,244 — (пик) LO+LA 0,144+0,123 ТО+ТА 0,158+0,093* LO + ТА 0 144+0,093 0,267 0,251 0,237
1) TO = 0,158 ее, LO = O, 144 ве, ?А = 0,І23 es. ГА=0.093 »«. Край фононного поглощения располагается при 0,330 bs = 2 X 0,165 ее, где 0,165 — значение ввергяи из спектра комбинационного поглощения. Гл. 2. Mногофоконнос решеточное поглощение
47
ных с экспериментом прекрасное во всех случаях, кроме полосы LO -+- ТА. Как уже упоминалось, такое же расхождение наблюдается и для кремния. До появления в печати данных по нейтронному рассеянию значение энергии ТА фонопа, равное 0,063 эв, выводилось [23] из данных по теплоемкости. Смит и др., сравнивая это значение ТА с полученным ими значением 0,093 зв, а также учитывая отсутствие сильного пика ТО ТА в кремнии, полагают, что ТА сильно меняется по величине для различных направлений в q-пространстве. Возвращаясь к табл. 3, мы видим, что правило сумм Броута плохо выполняется для алмаза. Сравнение характеристических фонопных энергий на границе зоны для разных веществ показывает, что частота ТА для алмаза необычно велика. В облученном алмазе типа II и в алмазах типа I наблюдаются [23] дополнительные полосы поглощения. Эти полосы приписывают одпофононному поглощению, так же как это было в случае облученного кремния (см. § 2. е). Если это предположение верно, то значения энергии пиков поглощения хорошо совпадают со значениями энергий характеристических фононов, что демонстрируется в табл. 8. В той же работе был проведен анализ
Таблица 8
Энергии характеристических фононов для алмаза, полученные разными методами
Мода Двухфонол-ные полосы, вв Однофонон-вые полосы, тип I, ее Одцофоцошше полосы и облученном Uj1Maae, тип II, ее
ТО LO LA ТА 0,158 0,144 0,123 0,093 ООО 0.159 0 148 0.125
полученных данных на основе теории групп. Результаты анализа излагаются в § 4.
4. КАРБИД КРЕМНИЯ
Известно, что существует большое число кристаллографических модификаций карбида кремния, в том числе кубическая модификация со структурой цинковой обманки, так называемая ?-форма. Многие исследования проводились на гексагональной модификации 611, содержащей 12 атомов в элементарной ячейке. Для всех кристаллических форм карбида кремния расстояние Si — С равно 1,89 А и каждый атом окружен четырьмя ближайшими соседями другого типа в правильной тетраэдрической позиции. Гл. 2. Mпогофоноиное решеточное, поглощение
¦19
Две выполненные независимо друг от друга работы [35, 36] по определению сог и эффективного заряда Сигети из результатов измерения отражения для гексагональной модификации 6H карбида кремния хорошо согласуются друг с другом. В работе [361 отмечается небольшое расхождение в значениях ш, только в тех случаях, когда электрический вектор падающей световой волны поляризован параллельно и перпендикулярно оси с. Измерения пропускания [37] очень тонких образцов ?-SiC также дают очень близкое значение аг. Следовательно, одпофононные спектры различных модификаций карбида кремния сходны между собой. Но они существенно отличаются от спектров других материалов, обладающих сильными полосами фундаментального однофонон-ного поглощения.
На фиг. 7 приводится измеренный Спитцером и др. [30] спектр гексагонального карбида кремния, соответствующий различным комбинациям фононов. Спектр поглощения ?-SiC в той же спектральной области не отличается существенно от спектра, приведенного на фиг. 7. Следовательно, как и в области одпо-фононного поглощения, различия между кубической и гексагональной модификациями очень малы. Отметим, однако, что после вычитания фонового поглощения ішки поглощения оказываются на порядок величины больше соответствующих пиков в кремнии, германии и алмазе.
