5.2. Порядок выполнения работы и задание

Перед выполнением работы изучить правила техники безопасности при работе с высоким напряжением в электроустановках. ОСНОВНЫМИ ОПАСНОСТЯМИ НА УСТАНОВКЕ ЯВЛЯЮТСЯ ФЭУ С ПОДАННЫМ НА НЕГО НАПРЯЖЕНИЕМ, ПРЕВЫШАЮЩИМ 1кВ, А ТАКЖЕ ЖИДКИЙ АЗОТ.

Ознакомиться с описанием лабораторной работы и инструкциями по эксплуатации приборов - источником питания светодиода, цифровыми вольтметрами, печатающим устройством, проверить, не включая приборов, подводку сетевого напряжения к установке. Проверить заземление всех приборов.

С помощью преподавателя включить He-Ne лазер ЛГ-79 (или Ar⁺ SpectraPhysics). Принять меры к тому, чтобы лазерный луч не выходил за пределы установки. Включить модулятор. С помощью преподавателя для снижения уровня шумов ФЭУ залить жидким азотом криостат, в котором расположено ФЭУ.

Установить образец №1 (эпитаксиальная пленка GaAs) в держатель, опустить в сосуд Дьюара. Отъюстировать образец таким образом, чтобы он находился в фокусе эллиптического зеркала, лазерный луч отражался от него перпендикулярно, а рассеянное излучение попадало на входную щель монохроматора.

Включить сетевой тумблер на электронной стойке КСВУ-23 и загрузить программу по управлению комплексом. Установить следующие параметры сканирования:

1. Минимальная длина волны сканирования (нм)------------------ 800

2. Максимальная длина волны сканирования (нм)----------------- 1000

3. Шаг сканирования (нм) ----------------------------------------------- 0.5

4. Скорость сканирования (нм/мин) ---------------------------------- 1

5. Ордината мин.----------------------------------------------------------- 0

6. Ордината макс.---------------------------------------------------------- 4000

7. Число сканов------------------------------------------------------------- 1

8. Напряжение на ФЭУ №1 (видимый) (В)--------------------------- 0

9. Напряжение на ФЭУ №2 (инфракрасный) (В)------------------- 1100

10. Активная директория------------------------------------------------- d:\students

11. Имя файла -------------------------------------------------------------- *.nm

12. Описание --------------------------------------------------------------- none

Установку дифракционной решетки и ФЭУ производить только с помощью преподавателя. Задать необходимое разрешение монохроматора (~ 1 нм), определяемое как произведение ширины щелей в мм на обратную линейную дисперсию решетки в нм/мм (для решетки 600 штр/мм обратная линейная дисперсия 2,6 нм/мм; для решетки 1200 штр/мм - 1,3 нм/мм). Начать сканирование и прервать его в точке предполагаемого максимума излучения GaAs (~ 870нм для 300К). Пользуясь переключателем “SENSITIVITY” на внешней панели усилителя “UNIPAN”, выбрать усиление таким, чтобы стрелка вольтметра отклонялась от нуля на 70 - 80%) всей шкалы. Произвести более точную юстировку образца по показанию вольтметра, выведенного на внешнюю панель усилителя “UNIPAN”. Произвести сканирование во всем диапазоне. Каждый измеренный спектр сохранять под новым именем.

Залить сосуд жидким азотом. Для того, чтобы брызги азота не попадали на кожу и в глаза, заливку производить постепенно, пользуясь азотной кружкой. Повторить сканирование. При необходимости произвести дополнительную юстировку, зная положение максимума излучения GaAs при 77 К (822нм).

Сменить образец №1 на №2, содержащий квантовую яму InGaAs/GaAs. Установить разрешение 1 нм. Произвести сканирование. При наличии в спектре больших шумов произвести юстировку образца, остановив монохроматор на длине волны, где есть излучение. Добиться устойчивого сигнала с помощью переключателя “SENSITIVITY” и изменяя постоянную времени усреднения.

Сменить образец №2 на №3 (многоямная гетероструктура AlGaAs/GaAs). С помощью преподавателя сменить дифракционную решетку на решетку 1200 штр/мм. Установить разрешение 1 нм. Войти в меню задания параметров работы прибора. Задать диапазон сканирования 700 - 850 нм, и сменить имя файла. Произвести сканирование. При наличии в спектре больших шумов произвести юстировку образца, остановив монохроматор на длине волны, где точно есть излучение. Добиться устойчивого сигнала с помощью переключателя “SENSITIVITY” и изменяя постоянную времени усреднения.

По окончании работы снять образец с держателя, выключить приборы, входящие в установку в порядке, обратном порядку включения.

На графике спектра от образца №3 должны быть видны несколько пиков ФЛ. Распечатать спектры ФЛ от образцов №1, №2 и №3.

Объясните характер спектра ФЛ полупроводника n-GaAs (образец №1). Определите ширину запрещенной зоны полупроводника GaAs. Опишите форму линии ФЛ, определите степень совпадения крыла линии ФЛ с зависимостью I_фл ~ exp(-h/kT) в области высоких энергий для 300К и 77К.

Объясните характер спектра ФЛ многоямных гетероструктур InGaAs/GaAs и GaAs/AlGaAs, определите число и ширины квантовых ям по наблюдаемым пикам ФЛ (По графикам на рис.10 и 11, предварительно узнав у преподавателя значения молевого состава x для конкретных исследуемых гетероструктр.)