Инфракрасная фурье-спектроскопия микро- и наноструктур на основе InAs и InSb

• Автор: Фирсов, Дмитрий Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

Список сокращений

Глава 1 Оптические свойства исследуемых узкозонных полупроводниковых соединений и структур, и фурье-спектроскопия как метод их контроля (Обзор литературы)

1.1 Основные оптические свойства 1пАз

1.2 Особенности зонной структуры 1п8Ь

1.3 Структуры на основе 1п8Ь и твёрдых растворов АЬДщ.Дйэ

1.4 Перспективы излучающих наноструктур 1пАб/1п8Ь для среднего инфракрасного диапазона

1.4.1 Полупроводниковые лазеры среднего ИК диапазона

1.4.2 Создание излучающих наноструктур 1п8Ь/1пАз

1.5 Инфракрасная фурье-спектроскопия
1.5.1 Теоретические основы метода ИК фурье-спектроскопии
1.5.2 Преимущества ИК фурье-спектроскопии
1.6 Выводы
Глава 2 Разработка метода модуляционной инфракрасной фурье-спектроскопии
2.1 Актуальность модуляционной спектроскопии для среднего инфракрасного диапазона
2.2 Экспериментальная реализация метода
2.2.1 Принцип проведения модуляционных измерений
2.2.2 Описание используемого фурье-спектрометра
2.2.3 Схема модуляционных измерений на базе фурье-спектрометра..
2.3 Разработка и апробация модуляционной методики
2.4 Фотоотражение 1п8Ь в среднем ИК диапазоне
2.5 Выводы
Глава 3 Фотолюминесценция наноструктур 1п8Ь/1пА
3.1 Описание исследуемых структур
3.1.2 Параметры проводимых экспериментов
3.2 Фотолюминесцентные свойства наноструктур ТпЗЬЛпАэ
3.2.1 Мощностная зависимость фотолюминесценции 1п8Ь/1пАз
3.2.2 Анализ фотолюминесцентных свойств исследуемых структур
3.3 Анализ температурной зависимости фотолюминесценции 1п8Ь/1пАь
3.4 Выводы
Глава 4 Оптические свойства микро- и наноструктур на основе 1п8Ь и А1х1п1_х8Ь
4.1 Характеристики объектов исследования
4.1.2 Параметры проводимых экспериментов
4.2 Оптическая ширина запрещённой зоны А11п8Ь
4.2.1 Расчёт спектров поглощения эпитаксиальных слоёв А11п8Ь
4.2.2 Определение оптической ширины запрещённой зоны А11п8Ь
4.2.3 Зависимость энергии прямого межзонного перехода от состава твёрдого раствора А11п8Ь
4.3 Определение толщины эпитаксиальных слоёв и спектральной зависимости показателя преломления 1п8Ь и А11п8Ь по спектрам отражения
4.3.1 Актуальность методики
4.3.2 Определение толщин эпитаксиальных слоёв
4.3.3 Спектральная зависимость показателей преломления 1п8Ь и твёрдых растворов А1Х1П].Х8Ь
4.4 Фотолюминесцентные свойства гетероструктур с одиночными квантовыми ямами 1п8Ь/А1х1п1.х8Ь
4.4.1 Экспериментальные данные
4.4.2 Теоретические результаты, определение ширины квантовых ям
4.4.3 Интерпретация энергетического спектра исследуемых структур,
учёт мощности возбуждения
4.5 Выводы
Глава 5 Оптические свойства структур пИпАв/п^ИпАз
5.1 Характеристики структур и параметры измерений
5.1.1 Исследуемые образцы п++-1пАз и структуры пИпАб /п'МпАз
5.1.2 Параметры проводимых экспериментов
5.2 Определение толщин эпитаксиальных слоёв п-1пАз на основе интерференции инфракрасного излучения
5.3. Определение и анализ спектров показателя поглощения п' '-ФАэ с различной степенью легирования
5.4 Оценка спектра поглощения света фоточувствительными п-ТпАэ/ п' -1пАз структурами
5.4.1 Оптические измерения автоэпитаксиального слоя 1пАз
5.4.2 Определение показателя поглощения автоэпитаксиального слоя 1пАз
5.4.3. Оценка доли поглощаемого автоэпитаксиальным слоем света.
5.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
I и II 1 18 I а 8 I £ Лл Л ЛШМШ&

интерференцией всех длин волн, имеющихся в спектре излучения [45]. Таким образом, при непрерывном движении зеркала интерферометра сигнал от каждой длины волны изменяется со своей частотой. Соответственно, электрическая обработка и фильтрация выходного сигнала фотоприёмника в фурье-спектрометрах, в частности метод синхронного усиления, оказываются затруднены [44].
Для реализации синхронного усиления модуляционных спектров на базе фурье-спектрометра необходимо, чтобы оказываемое на образец воздействие изменялось с частотой, отличной от частоты переменных сигналов, создаваемых на фотоприёмнике всеми присутствующими в спектре излучения длинами волн. При этом, поскольку синхронному усилителю для получения устойчивого выходного сигнала требуется не менее 3-5 периодов модуляции, её частота должна быть заметно выше частоты, с которой происходит регистрация интерферограммы.
Для корректного получения модуляционных спектров также необходимо учитывать фазу обрабатываемого сигнала, поскольку изменение спектра при модуляции может быть как положительным, так и отрицательным, и сохранение знака необходимо для правильной интерпретации полученных результатов. Для этого, вне зависимости от типа используемого спектрометра, требуется корректно заданная фаза регистрации сигнала на синхронном усилителе. На практике в качестве эталона фазы могут быть использованы заведомо положительные сигналы, изменяющиеся с частотой модуляции -например, фотолюминесценция, или рассеянное от поверхности образца излучение возбуждающего лазера. Однако при работе с фурье-спектрометром учёт фазы модулирующего сигнала является необходимым, но не достаточным условием корректного получения спектра. Необходимо также учитывать особенности обработки фазы сигнала, подвергающегося преобразованию Фурье.