Оптическая колебательная спектроскопия тройного полупроводникового соединения со структурой халькопирита ZnSnP2 и полупроводникового твердого раствора Be х Zn1-x Se

• Автор: Садчиков, Николай Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 102 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. КОМБИНАЦИОННОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА НА РЕШЁТОЧНЫХ КОЛЕБАНИЯХ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СОЕДИНЕНИЯХ СО СТРУКТУРОЙ ХАЛЬКОПИРИТА И ТВЁРДЫЕ РАСТВОРЫ НА ОСНОВЕ БИНАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ А2В6 СО СТРУКТУРОЙ СФАЛЕРИТА (ОБЗОР ЛИТЕРАРУРЫ)
1.1. Колебательные спектры полупроводниковых соединений со структурой халькопирита
1.2. Ве-содержащии полупроводники А2В
ГЛАВА 2. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ТВЁРДЫХ РАСТВОРОВ И
ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Колебательные спектры полупроводниковых твердых растворов
2.2. Процессы упорядочения в полупроводниковых твердых растворах
2.3. Геометрия рассеяния и правила отбора
2.4. Экспериментальная установка
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНЫХ СВОЙСТВ ХАЛЬКОПИРИТА
ХпБпРг
3.1. Структурные свойства халькопирита 2п8пР
3.2. Экспериментальные образцы
3.3. Динамика кристаллической решётки ZnSnl>
3.4 Обсуждение Рамановских спектров

3.5 Спектры ИК
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ СВОЙСТВ Ве^щ^е
4.1 Исследования полупроводникового твёрдого раствора Вех2п1_х8е
4.2 Фононные моды в Ве^п^е
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Солнечная энергетика является очень перспективным альтернативным источником энергии. Наряду с уже много лет применяющимися для этих целей полупроводниковыми соединениями на основе материалов А3В5, существует также другой класс полупроводников, обладающий всеми необходимыми для оптоэлектроники в целом и солнечной энергетики в частности свойствами - халькопириты. Ряд соединений, в частности халькопириты класса А2В4С52, такие как 2пБпР2, могут позволить получить ещё более эффективные солнечные батареи, чем при использовании традиционных материалов: АЮаАз/ОаАэ, ЬЮаАз и т.д.
В современной микро- и оптоэлектронике многокомпонентные полупроводниковые соединения и твердые растворы играют важную роль, и дальнейший прогресс этих областей техники во многом связан с созданием новых полупроводниковых материалов и совершенствованием технологий получения многослойных приборных структур на основе твердых растворов, в особенности содержащих слои субмикронного диапазона толщин (от 0.1 мкм до десятков А). При разработке и совершенствовании технологий получения таких структур решающее значение имеет контроль структурных (качество кристаллической решётки, наличие структурных модификаций), геометрических (толщина и планарность) и электрофизических (состав, уровни легирования, подвижность носителей) параметров слоев твердого раствора, которые в свою очередь сильно зависят от структурных свойств полупроводника.
Широкие возможности для контроля структурных и физических свойств, а также электрофизических параметров полупроводниковых соединений и твердых растворов полупроводников предоставляет спектроскопия комбинационного рассеяния (КР) света или Рамановская спектроскопия. Благодаря высоким значениям сечения рассеяния света в полупроводниках, в спектрах КР возможно наблюдение линий от эпитаксиальных слоев толщиной несколько десятков ангстрем.

отражающая степень ионности кристалла [68-70], характеризует способность кристалла поглощать свет на частоте осциллятора, т.е. силу осциллятора йк.
Таким образом, колебательный спектр твердого раствора можно описать функцией диэлектрической проницаемости, учитывающей вклады всех типов фононов

«(<»)=«■. +Е* (®)
*=1 к

здесь - диэлектрическая проницаемость кристалла на частотах, много выше всех частот элементарных колебательных возбуждений, суммирование ведется по количеству мод в спектре твердого раствора, а Хк - восприимчивость к-го осциллятора, записываемая как [71]
$к®тк
Хк(°>) =
(оп - о - ісод,

где 5* по определению [71,72] имеет вид:
Я* =4 лЫегк(Мка>Ъу'
где Мк - приведенная масса к-ой элементарной ячейки твердого раствора, ек - ее эффективный заряд [164-66], и Гк - частота и затухание соответствующего поперечного колебания, Ык = концентрация ионных пар в к-ой ячейке, Л^ = (т0)-1 - общая концентрация ионных пар, у0 - объем элементарной ячейки, м>к- молярная доля к-ой компоненты твердого раствора. Как показано в [73], Бк может быть определена через а>ц и соТ] - частоты продольных и поперечных колебаний кристаллических ячеек всех типов, реализующихся в твердом растворе
0=1,-,Р):