Модуляционное отражение света от полупроводниковых гетероструктур при локальном электромагнитном воздействии

• Автор: Волков, Андрей Олегович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Фрязино
• Количество страниц: 130 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
1 Модуляционное отражение света от полупроводниковых
гетероструктур.
1.1. Отражение света от границы гетероструктуры.
1.2. Диэлектрическая проницаемость арсенида галлия обусловленная
межзонными переходами.
1.3. Модуляция коэффициента отражения света.
1.4. Механизмы модуляции диэлектрической проницаемости
полупроводника вблизи фундаментального края поглощения света.
1.4.1. Эффект Франца - Келдыша.
1.4.1.1. Волновые функции электрона и дырки в однородном электрическом поле.
1.4.2. Экранирование экситоиов свободными электронами.
1.5. Оптическая модуляционная спектроскопия полупроводников.
1.6. Общие принципы измерений модуляционного отражения света.
1.7. Методы измерений модуляционного отражения света.
1.7.1. Фотоотражение.
1.7.2. Фотоотражение с пространственным отклонением возбуждающего светового луча.
1.7.3. Электроотражение.
1.7.4. Термоотражение.
1.7.5. Пьезоотражение.
1.7.6. Разностное модуляционное отражение.
1.7.7. Бесконтактное электроотражение.
1.8. Способы разделения вкладов в спектр модуляционного отражения
света от разных слоев полупроводниковой структуры.
1.8.1. Дифференциальное фотоотражение.

1.8.2. Фототермическая диагностика полупроводниковых структур.
1.8.3. Фазоразрешенное фотоотражение.
1.8.4. Фурье - анализ спектров модуляционного отражения света.
2. Радиочастотное модуляционное отражение света от полупроводников.
2.1. Влияние радиочастотного поля на оптические характеристики
полупроводника.
2.2. Измерительная установка для экспериментального обнаружения
радиочастотного модуляционного отражения света.
2.3. Особенности радиочастотного модуляционного отражения света.
3. Модуляционное отражение света при двух конфигурациях
радиочастотного поля.
3.1. Измерительная ,установка для экспериментального обнаружения
зависимости радиочастотного модуляционного отражения света от конфигурации радиочастотного поля.
3.2. Исследуемая гетероструктура.
3.3. Спектры радиочастотного модуляционного отражения света от
гетероструктуры при двух конфигурациях радиочастотного поля.
3.4. Модель воздействия радиочастотного электрического поля на
носители заряда в гетероструктуре.
3.4.1. Статическое электрическое поле встречно-штыревого конденсатора.
3.4.2. Влияние статического электрического поля встречно-штыревого конденсатора на распределение свободных зарядов в образце.
3.4.3. Кинетика распределения свободных зарядов в образце под влиянием электрического поля встречно-штыревого конденсатора.
3.4.4. Разогрев электронов проводимости под действием радиочастотного электрического поля.

3.4.5. Разогрев решетки электронами проводимости.
3.5. Заключение.
4. Модуляционное отражение света в локализованном радиочастотном
поле.
4.1. Измерительная установка для исследования пространственных
зависимостей модуляционного отражения света в локализованном радиочастотном поле.
4.2. Спектры модуляционного отражения света от гетероструктуры в
локализованном радиочастотном поле.
4.3. Модель распределения носителей заряда в гетероструктуре при
локальном воздействии радиочастотного электрического поля.
5. Локальные измерения фотолюминесценции.
5.1. Модель распределения локально фотоиндуцированных
неравновесных носителей заряда в плоскости гетероструктуры.
6. Отражение света от гетероструктуры, модулированное светом накачки с
энергией квантов меньше ширины запрещенной зоны.
6.1. Локальные измерения отражения зондирующего света при
локальном воздействии света накачки с энергий квантов меньше ширины запрещенной зоны полупроводника.
Заключение.
Перспективы развития метода радиочастотного модуляционного отражения света.
Приложение: Влияние поляризации зондирующего света на спектры модуляционного отражения.
Благодарности.
Список литературы.

сглаживании, более "острый" правый край электрооптической функции быстрее уменьшается по амплитуде.
Оценим величину изменения диэлектрической проницаемости для энергий квантов света вблизи фундаментального края арсенида галлия {Тш ~ 1.5 эВ) при температуре жидкого азота (Г ~7мэВ) и величине электрического поля /г~ 10 6В/м {Ьв ~ 8 мэВ). Тогда (рисунок 1.4.5) максимальное значение электрооптической функции О ~ 0.01. Коэффициент В можно переписать в виде
матричном элементе 10 эВ для энергий квантов света Нсо ~ 1.5 эВ и электрооптической энергии Нв ~0.01эВ, изменение диэлектрической проницаемости 0.005. Таким образом, график, электрооптической функции (рисунок 1.4.5) при этих параметрах можно рассматривать, как график удвоенного изменения диэлектрической проницаемости А£2- Так как больший из коэффициентов Серафина в этой области энергий а ~ 0.05, то изменение встроенного электрического поля в арсениде галлия может приводить к изменению коэффициента отражения для квантов света с энергией
вблизи фундаментального края — ~аД£-~ЗхЮ '4, которое легко регистрируется

современной аппаратурой.
При устремлении электрического поля к нулю частота осцилляций в оптических спектрах полупроводника стремиться к бесконечности. Однако уширение маскирует эти осцилляции. В том случае, когда уширение больше, чем электрооптическая энергия
(й#<Дг) [4], изменение диэлектрической проницаемости представляется в виде своей
третьей производной по энергии
1.4.2 Экранирование экснтонов свободными электронами
Экранирование электрического поля свободными носителями заряда приводит к изменению Кулоновского взаимодействия между электроном и дыркой. Энергия связи экситонов при увеличении концентрации свободных носителей, в среде которых
31 4е (2//) ■ I—
Первый множитель При // ОаЛз ~ 0.6x10 кг равен —--------------------------1.05 л/эВ. При