Оптические свойства полупроводников - Уиллардон Р.
Скачать (прямая ссылка):
2. InP. Кривые излучательной способности InP показаны на фиг. 6. Основные особенности спектра в области от 2 до 25 жк также приписываются двухфононным процессам поглощения {10].
«в в—і—і—і-
О _I_I_1_I_I__IiiIIiiiir_і_і_I_1_і_I_
0 2 4 S S Ю 12 14 IS Ш 20 22 % 2S 28 30 32 34 3$ 33 40 42 44 Длит & ты, т
Фит. В. Спектр излучении InP [10]. Толщина образца 0,65 мм во всех случаях, кроме области І4—16 лк для кривой 77° К, где толщина образца была равна 0,38 .ил,
Наблюдается вся полоса остаточных лучей, положение которой хорошо согласуется с данными, полученными из спектров отражения InP Хэссом и Хенвисом [11, 12] (см. также г,ч. 1).
3. InSb (р-тип). У образца было столь сильное поглощение па дырках, что многофононные эффекты вообще невозможно было
0,19 эв.
і
HS ф и г. 7. Спектр излучения {а, бив) при разных температурах и коэффициент поглощения (г), найденный по кривым а, б Я в при Na — Nd я; 3 -IOia см~3. 90 t
Л. Стирволт. Р. Поттгр
обнаружить. Ряд кривых излучательной способности показан на фиг. 7. Наиболее значительные изменения на них видны вблизи собственного края поглощения. В спектрах излучения виден хорошо известный по другим экспериментам сдвиг края с температурой.
4. GaSb. По сравнонию с другими свойствами GaSb поглощение его исследовано мало. Для измерений излучательной способности был приготовлен образец гс-типа, легированный Те, с концентрацией носителей 1,1 -IO17 На фиг. 8 приводятся результаты измерений при двух температурах на двух кристаллах
W 15
Длина Волны, ш
Фиг. 8. Спектры излучения GaSb ге-тила при двух температурах и при двух толщинах.
Nd-JVa=^IO1' СЛ-Э (Те).
различной толщины. Поглощение на свободных носителях так велико, что в области двухфононного поглощения кристалл непрозрачен. На фиг. 9 приводится коэффициент поглощения для двух различных температур. Остаточное коротковолновое поглощение вычли для того, чтобы выявить характер зависимости коэффициента поглощения от длины волны. При T = 77° К коэффициент Гл. 3. Исследование излучения кристаллической решетки. 91
поглощения пропорционален А,3»5, а при T = 373° К он пропорционален А.2- 0-э>°.
5. GaAs. Этот кристалл особенно интересен, так как его оптические свойства хорошо изучены. Кохрен и др. [13] исследовали многофононное поглощение GaAs. На фиг. 10 показан ход спектральной излучательной способности при 77° К образца с концентрацией носителей IO17 см~3. Видна полоса остаточных лучей и структура, соответствующая двухфононному поглощению. Анализ подобных спектров приводится Спитцером [14] и в работах [11, 12].
6. GaP. В инфракрасной области образец поглощает так сильно, что не удается наблюдать какой-либо структуры, за исключением полосы остаточных лучей (фиг. И).
Ф и г. 9. Коэффициент поглощения GaSb л-типа, пайденньгй по спектру излучения, изображенному на фиг. 8. Светлые кружки —. при 373° К, темные крушки— при 77° К.
7. AlSb. Была измерена спектральная излучательная способность р-образца с концентрацией носителей IO17 смПоглощение было столь велико, что удалось получить информацию только о полосе остаточных лучей (фиг. 11). O Illll_1_ І І 1_1,1 I_1-L_J_1_
ш № із го гг ги 26 28 зо зг зч зв зз цо чг 4« is
Длина волны, т Ф и г. 10. Спектр излучения GaAs при 77° К.
Ф и г. 11. Кривые получения (77"J К) для семи из тех восьми соединьпий, о которых говорите« в статье. В образце AIAs имелись дырки и неоднородности, чем и объясняется специфическая формула его спектра. Гл. 3. Исследование излучения кристаллической решетки. 93
8. AIAs. Был исследован поликристаллический, образец плохого качества. Так же как и в предыдущих случаях, можно было получить информацию только о полосе остаточных лучей (фиг. 11).
§ 4. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
9. Полосы остаточных лучей. Полосы остаточных лучей для семи из восьми рассмотренных нами веществ показаны на фиг. tt.
Для всех этих кристаллов, кроме AIAs, измерено отражение.
Согласие с предыдущими результатами очень хорошее. Из-за плохого качества кристаллов AlAs анализ его спектров не проводился. Но были проведены некоторые оценки поперечной оптической и продольной оптической мод для центра зоны: ТО (Г) = = 0,046 эв и LO (Г) = 0,049 эв. Полосы остаточных лучей для InSb и AlP должны были бы занимать положения по длинам волн справа и слева от положения полосы AlAs.
10. Двухфононные процессы. Спектры кристаллов InP, InAs и GaAs имеют хороню выраженную структуру, которая приписывается двухфононным процессам. Кривые спектральной излучательной способности в области длин волн, где кристалл полупрозрачен, очень близко соответствуют спектрам поглощения.
Таким образом, измеряя излучательную способность, можно непосредственно наблюдать все особенности спектра поглощения.
Соединения индия не могут быть исследованы методом рассеяния нейтронов, поэтому исследования их фононного спектра методом инфракрасного поглощения представляют особый интерес.
На фиг. 4 и 6 представлены результаты первых измерений спектра излучательной способности Кристаллов InP и InAs [7, 101 в области двухфонояного поглощения. Основные особенности спектров, на которых основана интерпретация, собраны в табл. 1 и 2. Проведен анализ, в результате которого наблюдавшимся полосам приписаны различные комбинации мод в точках Г (000), X (100) и і (111) зоны Бриллюзна для каждого соединения. Применены правила отбора для дипольных переходов по Бирману [151. В соответствии с этими правилами для упомянутых точек решетки цинковой обманки разрешен 21 дипольный переход, В спектре InP обнаруживается 13 структурных особенностей, в спектре InAs— 18. Фотон-фононное взаимодействие для комбинационных мод представляется как взаимодействие фотона с модой основной Таблица 1
