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-

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 расчётная зависимость концентрации электронов, Nопт, от характеристического волнового числа, n+, которая описывается полиномом третьей степени.

На двадцати одном образце арсенида индия, 5 из которых были легированы оловом, а 16 – серой, при комнатной температуре были проведены измерения концентрации электронов двумя способами: с помощью разработанного нами оптического метода, Nопт, и по традиционной четырёх контактной холловской методике (метод Ван дер Пау), Nхолл. Отражающие поверхности образцов обрабатывались двумя способами: 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 оказывается больше в случае полированной отражающей поверхности образца, чем в случае шлифованной поверхности.

Проведено сравнение полученных результатов с аналогичными данными, полученными ранее для образцов n-GaAs. Предложена качественная модель, объясняющая полученные экспериментальные результаты.

Об авторах

Т. Г. Югова
АО "Гиредмет"
Россия

111524, Москва, ул. Электродная, д. 2, стр.1

Югова Татьяна Георгиевна — старший научный сотрудник, кандидат технических наук



А. Г. Белов
АО "Гиредмет"
Россия

Белов Александр Георгиевич, ведущий научный сотрудник, кандидат физико-математических наук



В. Е. Каневский
АО "Гиредмет"
Россия

Каневский Владимир Евгеньевич, старший научный сотрудник, кандидат технических наук



Е. И. Кладова
АО "Гиредмет"
Россия

Кладова Евгения Исааковна, научный сотрудник



С. Н. Князев
АО "Гиредмет"
Россия

Князев Станислав Николаевич, начальник лаборатории, кандидат технических наук



И. Б. Парфентьева
АО "Гиредмет"
Россия

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. – V.6.- №3.- P.85-89. DOI 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.-Т.7.- №3. – С.93-96.

3. Белогорохов А. И., Белов А. Г., Петрович П. Л., Рашевская Е. П., Определение концентрации свободных носителей заряда в Pb1-xSnxTe c учётом затухания плазменных колебаний // Оптика и спектроскопия.- 1987.- Т.63. – №6. – С. 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. –Т.25. - №7. – С. 1196-1203.

5. Шаров М. К. Плазменный резонанс в твёрдых растворах Pb1-xAgxTe // Физика и техника полупроводников. - 2014. –Т. 48. - №3. – C. 315-317.

6. Роках А. Г., Шишкин М. И., Скапцов А. А., Пузыня В. А. О возможности плазменного резонанса в плёнках CdS – PbS в средней инфракрасной области спектра // Прикладная физика. -2014. - №5. –С. 58-60.

7. Varga B. B. Coupling of plasmons to polar phonons in degenerate semiconductors // Phys. Rev. -1965. –Vol. 137. - №6. – P. A1896-A1901.

8. Singwi K. S., Tosi M. P. Interaction of plasmons and optical phonons in degenerate semiconductors // Phys. Rev. – 1966. –Vol. 147. - № 2 – P. 658 – 662.

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 // Physica Status Solidi (b). – 2014. –Vol. 251. - №4. – P. 882-891.

10. Ishioka K., Brixius K., Hofer U. et al. Dynamically coupled plasmon-phonon modes in GaP: An indirect-gap polar semiconductor // Phys. Rev. B. -2015. – Vol. 92. – P. 205203.

11. Володин В. А., Ефремов М. Д.. Преображенский В. В. и др. Исследование фонон-плазмонного взаимодействияв туннельных сверхрешётках GaAs/AlAs // Письма в ЖЭТФ. - 2000.- Т. 71. – С. 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. – Vol. 61. - № 19. – P. 12717-12720.

13. Mandal P. K., Chikan V. Plasmon-phonon coupling in charged n-type CdSe quantum dots: a THz time-domain spectroscopic study // Nano Letters. – 2007. – Vol. 7. - № 8. – P 2521-2528.

14. Степанов Н. П., Грабов В. М. Оптические свойства кристаллов висмут-сурьма, обусловленные электрон-плазмонным и плазмон-фононным взаимодействием // Изв. РГПУ им. Герцена. -2004. – Т. . - №8. – С.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 // Materials Research Bulletin. – 2007. – Vol. 42. – P. 2192-2201.

16. Chudzinski P. Resonant plasmon-phonon coupling and its role in magneto-thermoelectricity in bismuth // Europian Physical J. B. – 2015. – Vol. 88. – P. 344.

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. – Vol. 51. – №13. – P. 1732-1736. DOI: 10.1134/S1063782617130048.

18. Ю П., Кардона М. Основы физики полупроводников: пер. с англ. –М.: Физматгиз. 2002. – 560 с.

19. Виноградов Е. А., Водопьянов Л. К. Графический метод определения частот фононов из спектров отражения кристаллов в далёкой инфракрасной области спектра // Краткие сообщения по физике. -1972. -311. –С. 29-32.

20. Белогорохов А. И., Белогорохова Л. И. Оптические фононы в цилиндрических нитях пористого GaP // Физика твёрдого тела. -2001. – Т. 43. – №9. – С. 1693-1697.

21. Югова Т. Г., Белов А. Г., Князев С. Н. Магнитопластический эффект в монокристаллах GaAs, легированных теллуром // Кристаллография. – 2020. –Т65. - №1, - С. 11-16.

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. – Vol. 52. - № 15. – P. 1942-1946. DOI: 10.1134/S1063782618150034.

23. Панков Ж. Оптические процессы в полупроводниках. М.; Мир, 1973. - 460 с.

24. Маделунг О. Физика полупроводниковых соединений элементов III и V групп. М.; Мир, 1967. -480 с.

25. Бублик В. Т., Мильвидский М. Г. Собственные точечные дефекты, нестехиометрия и микродефекты в соединениях А3В5 // Материаловедение. - 1997.- №2, С. 21-29.


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

Просмотров: 33


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


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