Оптические свойства полупроводников - Уиллардон Р.
Скачать (прямая ссылка):
В спектре пропускания не наблюдаются переходы L30- Llc, о которых говорилось по поводу спектра отражения германия. Они обнаружены в спектрах отражения InAs, GaAs и GaSb !251-Значения соответствующих им энергий приводятся в табл. 1 под символами ?, и ?, A1.
В спектре поглощения InSb па фиг. 6 и 7 имеется максимум при 3,3 эв. Положепие этого максимума воспроизводится не оченьiL ?1 oo со
CJ Cl
IM Csl
O O
+1 -H
O CC
CO
57
4JI ю
O O
+1 +1
O SO
-Sf CO
і і
-H +1
І І
ЕІ N
?0 WJ
І І
_ __, щ ю
CO CO M Csl ¦Я1 SP - ---CM сч
+1 +1
O O
Il
S й
V «
я1 Ь
S H
6J °
Ei ЕІ
0 ю
JC SO
01 CQ
^-I — ІЛ
CTJ СП CSJ
і і
S -H +і
—І •—І ю
Cs] Csl
CD LT O СчІ
га «з
_ _ ю
fl +1
CSl г* ffi 2
U
Si« й
І І
І І
!+C
— 1^J "в-
?, Ez АйЧ Д во
30°к ! \
/ то
/ Шкала 1 / \ ?' ча ю|
\ / Шкала \л - К S я?!
Vt<y I & I \ I - I t"
г * , 6 8 т
Энергия, эв
Фиг, 8. Спектр отражения InP ,ірп комнатной температуре Jl0—12]Гл. 5. О птическое поглощение в области фундаментальной полосы 151
хорошо, и хотя можно предположить, что он соответствует переходу Tj5O — Г15е (в спектре отражения эти переходы наблюдаются при 2,8 и 3А эв [25]), плохая воспроизводимость его вызывает сомнение в такой интерпретации. Переходы Гі5и — Г[5С наблюдались в отражении ряда соединений AlllBv. Соответствующие им значения энергии (Е'0) приводятся в табл. 2.
Таблица 2
Экспериментальные значения ширины энергетических зазоров Л'х, 1?2 и (в электрон вольтах) для различных соединенна тппа A111 Bv
E' (80' К)
5 [53 [ 3,7(j [10—12] 4,1 4.2 [251, 4,52 [251 3,9 [28—31] 3,8 3,74 Г25] 2.8 [25], 3,45 [2Г>[
(297° к)
8 [53] 7,0 |34]
6,6 [34], 6,9 [34]
6,4 [34], 7,0 [34] 4,85, 5,3 [40]
5,7 [25] 5,3 [34], 6,0 [34]
Ea (297° К)
6,9 [53] 5,3 [34}
5.0 [І0-12]
5.1 [10-12]
4,72 [25[ 4,22 [М)| 4,3 [10-12[ 4,13 [10—12]
В спектре пропускания GaSb обнаруживается максимум при 4,18 эв (комнатная температура) и 4,28 эв при 80° К. Ему соответствует максимум отражения при 4,3 эв (комнатная температура) [25І, которому приписываются переходы X5 — (X1, X3). В спектре InSb вблизи 4 эв также наблюдается широкая полоса, соответствующая этим переходам. Эта структура обозначается символом E2. Она наблюдается в спектрах отражения BP, GaAs, GaSb, GaP, InAs, InSb, InP и AlSb при комнатной температуре (табл. 2) и при 80° К в спектрах InAs, InSb, GaAs и GaSb[15— 17, 25, 43]. При низкой температуре максимум отражения E2 обнаруживает расщепление около 0,5 эв. Этот дублет соответствует расщеплению орбитального состояния X1 для структуры алмаза в состояния X1 и X3 для структуры цинковой обманки из-за Отсутствия в ней симметрии инверсии. Состояние X4 струн-туры алмаза (X5 в структуре цинковой обманки) также расщепляется при переходе к структуре цинковой обманки из-за спин-орбитального взаимодействия [44[. Это расщепление слишком мало в соединениях AinBv, чтобы его можно было увидеть в отражении, но в спектрах отражения кристаллов группы A11Bvi его нетрудно заметить [131.152
М. Кардона
Температурный коэффициент максимума E2 в соединениях AlflBv (IrtSb и GaSb [31]) равен — 5-Ю"4 эв/град, т. е. значительно больше, чем для Ge (-2-10эв/град) и для Si (+0,5 -IO^4 эв/град). Это различие объясняется [10—12] тем, что вырождение состояния Xi снимается для веществ со структурой цинковой обманки. Две полосы с равным и противоположным наклоном вблизи точки Xf (см. фиг. 1, а) обнаруживают очень слабый температурный эффект (сдвиг вследствие электрон-фононного взаимодействия). В соединениях AlflBv1 где вырождение X снято, электрон-фоHOH-ное взаимодействие существенно сужает зону при увеличении температуры.
На фиг. 8 в спектре отражения InP виден максимум при 7,2 эв. Этот максимум аналогичен максимуму Е\ в спектре Ge, о котором шла речь в § 5, и можно предположить, что ему соответствует переход между валентной зоной Ls и зоной проводимости Ls. В спектрах некоторых кристаллов (GaAs, InSb) максимум E1 обнаруживает расщепление Д^ (табл. 3), приблизительно равное
Таблица 3
RS Экспериментальные и теоретические значения спин-орбитальпых расщеплений Ар, A1 и А] (в электропвольтах) для некоторых соединений A111Bv [10-12, 34, 39)
йо (ансп.) До (теор.) (Кардона) До (?1?* (аксп.) Ді (теор.) (Кардона) (теор.) (Б — К) * й1 (аксп.)
InSb InAs InP GaSb GaAs GaP AlSb 0,43 0,34 0 127 [45] 0,75 0,78 0 43 0'21 0,68 0,35 0 11 O^Cl 0,89 0,41 0,18 0 Ь1 0,33 0,10 0,76 0,58 0,28 0,14 0,47 . 0,24 0,40 0 52 0'2Э 0,14 0,46 0 24 0,08 0,41 0,59 0,27 0,12 0 54 0,22 0,07 0,51 0 7 0,6 0,3
* (Б — К) — работа Брауголтейна и Кайиа [39],
Ai, что вполне понятно, так как в переходе участвуют состояния валентной зоны Ls, Расщепление Д^ в InAs1 равное 0,6 эв, значительно больше Д4, Расщепление Е[ измерялось только при комнатной температуре. При низкой температуре должно, вероятно, наблюдаться расщепление максимума Е[ (как, например, в HgSe и HgTe 1231), обусловленное расщеплением зоны проводимости L3, Этим можно объяснить большую величину расщепления E обнаруженную для InAs при комнатной температуре (аномально большая величина расщепления найдена также для GdTe и IIgTe ИЗ]).Гл. 5. О птическое поглощение в области фундаментальной полосы 153