Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

Сравнение результатов оптических и электрофизических измерений концентрации свободных электронов в образцах n-InAs

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-3-153-161

Полный текст:

Аннотация

Разработана теоретическая модель, позволяющая определять концентрации свободных электронов в образцах n-InAs по характеристическим точкам на спектрах отражения в дальней инфракрасной области. Показано, что при этом необходимо учитывать плазмон-фононное взаимодействие (в противном случае значение концентрации электронов оказывается завышенным). Получена расчетная зависимость концентрации электронов Nопт от характеристического волнового числа ν+, которая описывается полиномом третьей степени. Исследовались образцы арсенида индия, легированные оловом или серой. При комнатной температуре были проведены измерения концентрации электронов двумя способами: с помощью разработанного авторами оптического метода (Nопт) и по традиционной четырехконтактной холловской методике (метод Ван-дер-Пау, NХолл). Отражающие поверхности образцов обрабатывались с помощью химической полировки или шлифовки на мелкозернистом абразивном материале. Показано, что для всех исследованных образцов выполняется условие: Nопт > NХолл. Различие между оптическими и холловскими значениями концентрации электронов больше в случае полированной отражающей поверхности образца. Проведено сравнение полученных результатов с аналогичными более ранними данными для образцов n-GaAs. Предложена качественная модель, объясняющая полученные экспериментальные результаты. 

Об авторах

Т. Г. Югова
АО «Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности «Гиредмет»
Россия

Электродная ул., д. 2, Москва, 111524

Югова Татьяна Георгиевна — канд. техн. наук, старший научный сотрудник



А. Г. Белов
АО «Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности «Гиредмет»
Россия

Электродная ул., д. 2, Москва, 111524

Белов Александр Георгиевич — канд. физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник



В. Е. Каневский
АО «Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности «Гиредмет»
Россия

Электродная ул., д. 2, Москва, 111524

Каневский Владимир Евгеньевич — канд. техн. наук, старший научный сотрудник



Е. И. Кладова
АО «Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности «Гиредмет»
Россия

Электродная ул., д. 2, Москва, 111524

Кладова Евгения Исааковна — научный сотрудник



С. Н. Князев
АО «Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности «Гиредмет»
Россия

Электродная ул., д. 2, Москва, 111524

Князев Станислав Николаевич — канд. техн. наук, начальник лаборатории



И. Б. Парфентьева
АО «Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности «Гиредмет»
Россия

Электродная ул., д. 2, Москва, 111524

Парфентьева Ирина Борисовна — ведущий инженер-технолог



Список литературы

1. Yugova T.G., Belov A.G., Kanevskii V.E., Kladova E.I., Knyazev S.N. Comparison between optical and electrophysical data on free electron concentration in tellurim doped n-GaAs. Modern Electronic Materials. 2020; 6(3): 85—89. https://doi.org/10.3897/j.moem.6.3.64492

2. Галкин Г.Н., Блинов Л.М., Вавилов В.С., Соломатин А.Г. Плазменный резонанс на неравновесных носителях в полупроводниках. Письма в ЖЭТФ, 1968; 7(3): 93—96.

3. Белогорохов А.И., Белов А.Г., Петрович П.Л., Рашевская Е.П. Определение концентрации свободных носителей заряда в Pb1-xSnxTe c учетом затухания плазменных колебаний. Оптика и спектроскопия. 1987; 63(6): 1293—1296.

4. Белогорохов А.И., Белогорохова Л.И., Белов А.Г., Рашевская Е.П. Плазменный резонанс свободных носителей заряда и оценка некоторых параметров зонной структуры материала CdxHg1-xTe. Физика и техника полупроводников. 1991; 25(7): 1196—1203. https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/23491

5. Шаров М.К. Плазменный резонанс в твердых растворах Pb1-xAgxTe. Физика и техника полупроводников. 2014; 48(3): 315—317. https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/27003

6. Роках А.Г., Шишкин М.И., Скапцов А.А., Пузыня В.А. О возможности плазменного резонанса в пленках CdS–PbS в средней инфракрасной области спектра. Прикладная физика. 2014; (5): 58—60.

7. Varga B.B. Coupling of plasmons to polar phonons in degenerate semiconductors. Phys. Rev. 1965; 137(6A): 1896—1901. https://doi.org/10.1103/PhysRev.137.A1896

8. Singwi K.S., Tosi M.P. Interaction of plasmons and optical phonons in degenerate semiconductors. Phys. Rev. 1966; 147(2): 658—662. https://doi.org/10.1103/PhysRev.147.658

9. Shkerdin G., Rabbaa S., Stiens J., Vounckx R. Influence of electron scattering on phonon-plasmon coupled modes dispersion and free electron absorption in n-doped GaN semiconductors at mid-IR wavelengths. Phys. Status Solidi (b). 2014; 251(4): 882—891. https://doi.org/10.1002/pssb.201350039

10. Ishioka K., Brixius K., Höfer U., Rustagi A., Thatcher E.M., Stanton C.J., Petek Hr. Dynamically coupled plasmon-phonon modes in GaP: an indirect-gap polar semiconductor. Phys. Rev. B. 2015; 92(20): 205203. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.92.205203

11. Володин В.А., Ефремов М.Д. Преображенский В.В., Семягин Б.Р., Болотов В.В., Сачков В.А., Галактионов Е.А., Кретинин А.В. Исследование фонон-плазмонного взаимодействия в туннельных сверхрешетках GaAs/AlAs. Письма в ЖЭТФ. 2000; 71(11): 698—704.

12. Kulik L.V., Kukushkin I.V., Kirpichev V.E., Klitzing K.V., Eberl K. Interaction between intersubband Bernstein modes and coupled plasmon-phonon modes. Phys. Rev. B. 2000; 61(19): 12717—12720. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.12717

13. Mandal P.K., Chikan V. Plasmon-phonon coupling in charged n-type CdSe quantum dots: a THz time-domain spectroscopic study. Nano Lett. 2007; 7(8): 2521—2528. https://doi.org/10.1021/nl070853q

14. Степанов Н.П., Грабов В.М. Оптические свойства кристаллов висмут-сурьма, обусловленные электрон-плазмонным и плазмон-фононным взаимодействием. Изв. РГПУ им. Герцена. 2004; 4(8): 52—64.

15. Trajic J., Romcevic N., Romcevic M., Nikiforov V.N. Plasmon-phonon and plasmon-two different phonon interaction in Pb1-xMnxTe mixed crystals. Mater. Res. Bull. 2007; 42(12): 2192—2201. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2007.01.003

16. Chudzinski P. Resonant plasmon-phonon coupling and its role in magneto-thermoelectricity in bismuth. Eur. Phys. J. B. 2015; 88(12): 344. https://doi.org/10.1140/epjb/e2015-60674-3

17. Belov A.G., Denisov I.A., Kanevskii V.E., Pashkova N.V., Lysenko A.P. Determining the free carrier density in CdxHg1-xTe solid solutions from far-infrared reflection spectra. Semiconductors. 2017; 51(13): 1732—1736. https://doi.org/10.1134/S1063782617130048

18. Ю П., Кардона М. Основы физики полупроводников. Пер. с англ. И.И. Решиной. Под ред. акад. Б.П. Захарчени. М.: Физматгиз; 2002. 560 с.

19. Виноградов Е.А., Водопьянов Л.К. Графический метод определения частот фононов из спектров отражения кристаллов в далекой инфракрасной области спектра. Краткие сообщения по физике. 1972; (11): 29—32.

20. Белогорохов А.И., Белогорохова Л.И. Оптические фононы в цилиндрических нитях пористого GaP. Физика твердого тела. 2001; 43(9): 1693—1697. https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/38320

21. Югова Т.Г., Белов А.Г., Князев С.Н. Магнитопластический эффект в монокристаллах GaAs, легированных теллуром. Кристаллография. 2020; 65(1): 11—16. https://doi.org/10.31857/S0023476120010270

22. Belova I.M., Belov A.G., Kanevskii V.E., Lysenko A.P. Determining the concentration of free electrons in n-InSb from far-infrared reflectance spectra with allowance for plasmon-phonon coupling. Semiconductors. 2018; 52(15): 1942—1946. https://doi.org/10.1134/S1063782618150034

23. Панков Ж. Оптические процессы в полупроводниках: монография. Пер. с англ. Под ред. Ж.И. Алферова, В.С. Вавилова. М.: Мир; 1973. 460 с.

24. Маделунг О. Физика полупроводниковых соединений элементов III и V групп. Пер. с англ. Под ред. Б.И. Болтакса. М.: Мир; 1967. 480 с.

25. Бублик В.Т., Мильвидский М.Г. Собственные точечные дефекты, нестехиометрия и микродефекты в соединениях А3В5. Материаловедение. 1997; (2): 21—29.


Рецензия

Для цитирования:


Югова Т.Г., Белов А.Г., Каневский В.Е., Кладова Е.И., Князев С.Н., Парфентьева И.Б. Сравнение результатов оптических и электрофизических измерений концентрации свободных электронов в образцах n-InAs. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2021;24(3):153-161. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-3-153-161

For citation:


Yugova T.G., Belov A.G., Kanevskii V.E., Kladova E.I., Knyazev S.N., Parfent'eva I.B. Comparison between optical and electrophysical data on free electron concentration in n-InAs samples. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2021;24(3):153-161. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-3-153-161

Просмотров: 200


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)