Оптические свойства полупроводников - Уиллардон Р.
Скачать (прямая ссылка):
AjjjBv при коміштпой температуре [2]. Толщина пленки InSb равна 0.25 мг., пленки GaSb — 0,08 ж, ггленки InAs — 0,18 мк, пленки GaAs- 0,21 мк.
Фиг. 7, Саектры поглощения напыленных пленок некоторых соединений A111By при 80° К 121. Толщены те же, что на фиг. е. Гл. 5. Оптическое поглощение в области фундаментальной полосы 147
Образцы, спектры которых представлены на фиг. U и 7, получены напылением на подложку из плавленого кварца при температуре, близкой к 470° К. При напылении этих веществ возникает ряд трудностей из-за неодинаковой летучести компонент: для всех соединений давление паров аниона (As, Sb) больше, чем катиона (Ga, In). Если пе принимать специальных мер, то состав пленок очепь сильно отличается от стехиометрпческого и даже получаются пленки, содержащие только одну компопопту. При напылении InSb и GaSb можно так подобрать температурный режим подложки, что на ней будет конденсироваться только соедипепие. Такой метод не подходит для GaAs и InAs. В этом случае распыление пеобходимо проводить из двух лодочек, нагреваемых до разных температур: одна лодочка с материалом катиона (Ga, In), а другая — с материалом аниона (As) того полупроводника, который нужно получить [21. Давление паров As поддерживается более высоким, чем давление паров металла, а конденсация того и другого на подложке предупреждается тем, что подложка поддерживается при довольно высокой температуре. При повышении температуры подложки размеры кристаллов увеличиваются, но в пленках с большими кристаллитами образуются поры и микротрещины, что затрудняет оптические измерения при большом поглощении. Пропускание пе измерялось ни на GaP и InP, ни на других менее известных соединениях группы Ani Bv, но мы думаем, что пленки некоторых из этих веществ могут быть приготовлены описанным выше методом двух лодочек.
Измерения, результаты которых представлены на фиг. G и 7, проведены на двойном спектрометре (Zeiss PMQII, Cary 14). Двойная монохроматизация позволяет избавиться от рассеянного света. Низкий уровень рассеянного света необходим при измерении очень слабого пропускания (~10-5). Источником при измерениях в ближней инфракрасной и в видимой области служит мощная лампа накаливания. В ультрафиолетовой области можно взять водородную лампу. Но когда пропускание имеет величину порядка IO""6 (вблизи 5 эв), удобнее пользоваться более мощной ксеноновой лампой.
На всех спектрах, представленных па фиг. 6 и 7, второй Край поглощения резче края собственного поглощения, располагающегося при более высокой энергии (край собственного поглощения хорошо виден в спектре GaAs при энергии около 1,6 эв). Этот край расщеплен, чем напоминает край Ei (А,я — A1), обнаруженный в спектре германия. Расщепление для GaAs (0,20 эв) и для InAs (0,25 эв) составляет примерно 2/3 спин-орбитального расщепления при k = 0 (0,35 эв для GaAs и 0,43 эв для InAs [39[). Для кристаллов GaSb и InSb спин-орбитальное расщепление при к 0 непосредственно не определяется, но, как будет показано
10» М. Кардана
в следующем параграфе, его можно рассчитать теоретически. Наблюдающееся на фиг. 6 и 7 расщепление E1 для этих кристаллов составляет 2/3 расчетных значений расщепления в k = 0, Следовательно, мы можем предполагать, что эти края поглощения также обусловлены переходами A3 — Aj. При определении величин для составления таблиц мы считаем, что краям E1 и E1 A1 соответствуют максимумы поглощения (InSb, GaAs) или точки наибольшей кривизны (GaSb, InAs). Определенные из экспериментов по пропусканию положения краев Ei и Ei A1 для GaAs, GaSb, InAs и InSb приводятся в табл. 1. Эти переходы были обнаружены также в спектрах отражения GaSb, GaAs, InSb, InAs, AlSb и InP.
На фиг. 8 показан спектр отражения InP при комнатной температуре и часть его, снятая при T — 90° К. На фиг. 9 приведены действительная (?) и мнимая (к) части показателя преломления, полученные в результате анализа Крамерса — Кронига данных по отражению фиг. 8. Максимум Ei располагается около 3 эв. Спин-орбитальное расщепление его наблюдается только при низкой температуре. В табл. 1 приведены также положения максимумов отражения Ei л Ei A1 для соединений A111Bv. Края поглощения располагаются в основном при больших значениях энергии (в среднем на 0,04 эв), чем соответствующие величины, полученные из спектров отражения. Этот эффект также наблюдался для спектров германия и других кристаллов со структурой цинковой обманки [2, 14].
В табл. 1 приводятся также температурные коэффициенты переходов Ei и Et -{- A1, полученные из пропускания и из отражения. Согласие между температурными коэффициентами Eu найденными из измерений отражения и пропускания, хорошее. Температурные коэффициенты E1-I-A1 в InSb и GaSb, измеренные по спектрам отражения, больше, чем измеренные по спектрам пропускания. Расхождение обусловлено, видимо, тем, что в выборе величины энергетического зазора существует некоторый произвол. Данные, полученные из отражения, по-видимому, более надежны, так как форма спектров отражения меньше зависит от температуры. Были сделаны попытки обнаружить смещение максимума Ei в спектре InSb при помещении кристалла в магнитное поле [40—-42]. Вплоть до полей 200 кгс сдвиг не был обнаружен.
