книги из ГПНТБ / Панков Ж. Оптические процессы в полупроводниках пер. с англ

103âR/K

Ф и г. 18.9. Спектр электроотражения GaAs я-типа при комнатной темпе­ ратуре [31].

Постоянное напряжение равно .1,5 В; амплитуда переменного модулирующего напряження составляет 2,4 В.

симость всех этпх пиков, показанная на фиг. 18.11, может быть сопоставлена с известной температурной зависимостью ширины запрещенной зоны, полученной из исследованпя поглощения. Помимо относительных температурных зависимостей энергий различных экстремумов, данные, приведенные иа фиг. 18.11, позво­ ляют получить величину спин-орбитального расщепления валент-

Ф и г. 18.11. Зависимость от температуры положения пиков электроотра­ жения.

Трп квадрата, соединенные штриховой пинией, указывают значения ширины запре­ щенной зоны, полученные из данных по поглощению [33]. Отрицательные температур­ ные коэффициенты даны справа в единицах 1 ■10—* эВ/К [32].

ной зоны в некоторых точках зоны Бриллюэна. Так, Д0 (в точке Г) = = 0,348 ± 0,002 эВ и Ax (в точке А) = 0,232 ± 0,002 эВ [32].

Основное различие между зонными структурами GaAs и GaP состоит в том, что в GaP минимум Гх зоны проводимости располо­ жен выше минимума Х І7 т. е. GaP представляет собой полупровод­ ник с непрямыми переходами. Поэтому GaAs и GaP обладают (несмотря на различные энергетические расстояния между зонами

в точках симметрии) очень сходными спектрами электроотражеипя, структуру которых можно идентифицировать с определенными переходами (фиг. 18.12).

Для того чтобы подтвердить идентификацию пиков, было иссле­ довано электроотражение сплавов GaAs^JP^. с различными х [31]. Это позволяет проследить за смещением различных пиков при переходе от зонной структуры GaAs к структуре GaP. Эксперимен­ ты показали, что при комнатной температуре ширина зоны для

Ф л г. 18.12. Спектр электроотражения GaP л-типа при комнатной темпе­ ратуре [31].

Постоянное напряжение равно 1,5 В; амплитуда модулирующего напряжения состав­ ляет 3 В.

прямых переходов Е 0 меняется с увеличением х не по линейно­ му закону, как предполагалось ранее, а описывается зависимо­ стью, содержащей квадратичный член. Таким образом, получаем (в электронвольтах)

Е0= 0,210 X2+ 1,091 ® + 1,441,

как это показано на фиг. 18.13. Сшга-орбитальное расщепление меняется от 0,33 эВ в GaAs до 0,10 эВ в GaP по линейному закону.

Хотя измерения при помощи модуляции отражения позволили получить значительное количество новых данных, их интерпрета­ ция осложнена многими трудностями, которые до сих пор полно­ стью не преодолены. Так, следует учитывать, в частности, экситон-

ные эффекты [34, 35]. Электрическое поле смещает экситонные переходы в сторону меньших энергий (эффект Келдыша — Фран­ ца) и уменьшает их вклад (ионизация экситонов). Обычно считает­ ся, что зоны — параболические; если известен точиый закон дисперсии, то можно попытаться внести поправки. Далее, при изме­ рениях, в которых существенно значение поверхностного потен­ циала (фотоотражение и поперечное электроотражение), электри­ ческое поле в полупроводнике неоднородно. Трудно сказать,

какой вклад вносят области с различными значениями поля. Кроме того, из-за нелинейности электрооптического эффекта зависимость от времени оптического сигнала ие воспроизводит таковую для модулирующего поля. Поскольку носители генери­ руются фотонами, обладающими энергиями, большими чем ширина запрещенной зоны, то релаксация энергии этих носителей проис­ ходит очень быстро; следовательно, в соответствии с соотноше­ нием неопределенностей энергия определяется с меньшей точ­ ностью (уширение за счет конечного времени жизни) [36].

ЛИТЕРАТУРА

1. Greenaway D. L ., НагЪеке G., Optical Properties and Band Structure of

Semiconductors, Pergamon, 1968.

2. Aspnes D. E., Handler P., Blossey D ■ G., Phys. Rev., 166, 921 (1968). '3. Cardona M ., в книге Solid State Physics, Suppl. 11, ed. F. Seitz, D. Turn-

П Р И Л О Ж Е Н И Я