WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Посредством аппроксимации экспериментальных спектров пропускания T, были также получены Рис. 3. Спектральные зависимости реальной,,, и мнимой, спектры n, ЩКС. На рис. 4 представлены спектры,, частей диэлектрической проницаемости ЩКС (образец 1) n, n и двулучепреломление n = n - n для в диапазоне 20-600 см-1 для разных направлений поляризаобразца 1. Значение двулучепреломления ЩКС, ции: 1 —, вектор E параллелен щелям, 2 —, вектор E рассчитанное по модели ПЭС в рамках электростаперпендикулярен щелям, 3 —, вектор E параллелен щелям, 4 —, вектор E перпендикулярен щелям. тического приближения (штриховая линия), хорошо Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Инфракрасная и субмиллиметровая спектроскопия щелевых кремниевых структур согласуется с величиной, определенной с помощью и = 0.1см-1. Таким образом, можно предположить, аппроксимации экспериментальных данных. Также что уменьшение пропускания ЩКС в большей степени имеет место близость рассчитанных и экспериментально обусловлено ростом поглощения излучения свободными определенных значений n,. Как уже отмечалось, носителями заряда.

немонотонный характер спектральной зависимости n, на низких частотах можно связать с рассеянием 5. Заключение ИК излучения на опорных балках в исследованных структурах. Согласие экспериментально определенных Пропускание ЩКС экспериментально исследовазначений двулучепреломления с расчетами в рамках но в широком спектральном диапазоне методами электростатического приближения свидетельствует о поляризационно-чувствительной ИК и субмиллиметровозможности описания в этом спектральном диапазоне вой спектроскопии. Показано, что экспериментальные оптической анизотропии ЩКС с использованием ПЭС.

результаты в ближнем и среднем ИК диапазонах могут Изучение влияния свободных носителей заряда на быть объяснены в терминах геометрической оптики при оптические свойства ЩКС осуществлялось в субмиллиучете сильного рассеяния ИК излучения. В дальней метровом диапазоне на частотах 5-20 см-1. На рис. ИК области (20-2000 мкм) ЩКС обладают сильным показано относительное пропускание ЩКС, а именно двулучепреломлением, достигающим величины 0.77, что T,/T 0,, где T 0, и T, — пропускание ЩКС хорошо описывается в рамках ПЭС. В субмиллиметров темноте и его изменение при освещении лазером вом диапазоне 5-20 см-1 зафиксировано анизотропное соответственно. Видно, что при освещении излучением, влияние фотовозбужденных носителей заряда на оптиполяризованным параллельно щелям, величина относическое пропускание ЩКС. Простые расчеты, сделанные тельного пропускания уменьшается на 1–2%, в то время в рамках ПЭС с использованием модели Друде, покакак для перпендикулярного направления поляризации зывают, что подобное изменение пропускания являетвеличина эффекта крайне мала и составляет 0.1%, что ся результатом значительного увеличения поглощения близко к уровню шума используемой системы регистрасвободными носителями заряда в кремниевых стенках ции. Следовательно, влияние освещения на пропускание структуры. Наблюдаемое сильное двулучепреломление ЩКС имеет анизотропный характер.

ЩКС и управление его оптическими свойствами посредАнализируя влияние фотовозбужденных носителей ством контролируемого изменения концентрации свозаряда на спектры пропускания ЩКС, следует учесть, бодных носителей заряда открывает новые возможности что при использованном уровне легирования подложек использования кремниевых структур в оптоэлектронике исходная концентрация свободных носителей заряда в в качестве элементов управления излучением терагеркремниевых стенках составляет N0 1014 см-3. Данное цовой частоты.

значение хорошо согласуется с абсолютными значениями, (см. рис. 3), полученными из аппроксимации Данная работа была поддержана грантами INTAS экспериментальных спектров T 0, в дальнем ИК диапа- (№ 03-51-6486), SFI (№ 04/BR/P0698), РФФИ зоне (см. рис. 1). Как показал наш анализ пропускания (№ 02-02-17259, 03-02-16647, 04-02-08083, 05-02-16735) ЩКС по формулам (1)–(3), при фотовозбуждении ЩКС и Министерством образования и науки РФ.

концентрация свободных носителей возрастает до значений N 1017 см-3. Рассчитанные величины пропускания Список литературы и абсолютная величина его анизотропии хорошо согласуются с экспериментальными значениями (см. рис. 5).

[1] D.L. Kendall. Ann. Rev. Mater. Sci., 9, 373 (19979).

Следует учесть, что в субмиллиметровом диапазоне [2] В.А. Толмачев, Л.С. Границына, Е.Н. Власова, Б.З. Волчек, уменьшение величины пропускания может быть выА.В. Нащекин, А.Д. Ременюк, Е.В. Астрова. ФТП, 36, звано как поглощением света свободными носителями (2002).

заряда (электронами и дырками), так и отражением в [3] М. Борн, Э. Вольф. Основы оптики (М., Наука, 1970).

случае, когда частота падающего света меньше плаз[4] Е.В. Астрова, T.S. Perova, В.А. Толмачев, А.Д. Ременюк, менной частоты. При концентрации носителей заря- J. Vij, A. Moore. ФТП, 37, 417 (2003).

[5] D. Kovalev, G. Polisski, J. Diener, H. Heckler, N. Knzner, да N0 1014 см-3 плазменная частота, выраженная в V.Yu. Timoshenko, F. Koch. Appl. Phys. Lett., 78, 916 (2001).

обратных сантиметрах, составляет 1.4см-1, тогда как [6] F. Riboli, D. Navarro-Urrios, A. Chiasera, N. Daldosso, для N = 1017 см-3 она составляет 43 см-1. МоделиL. Pavesi, C.J. Oton, J. Heitmann, L.X. Yi, R. Scholz, рование по формулам (1)–(3) для N = 1014-1017 см-M. Zacharias. Appl. Phys. Lett., 85, 1268 (2004).

дает значения коэффициентов отражения ЩКС для [7] V.Yu. Timoshenko, L.A. Osminkina, A.I. Efimova, L.A. Goдвух поляризаций R = 18% и R = 0.8%, которые lovan, P.K. Kashkarov, D. Kovalev, N. Knzner, E. Gross, практически не зависят от N и частоты в диапазоне J. Diener, F. Koch. Phys. Rev. B, 67, 113 405 (2003).

5-20 см-1. В то же время при увеличении N от 1014 [8] Е.Г. Гук, А.Г. Ткаченко, Н.А. Токранова, Л.С. Границына, до 1017 см-3 коэффициент поглощения увеличивается Е.В. Астрова, Б.Г. Подласкин, А.В. Нащекин, И.Л. Шульв 103 раз и имеет значения компонентов = 5см-1 пина, С.В. Рутковский. Письма ЖТФ, 27 (9), 64 (2001).

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 860 Е.Ю. Круткова, В.Ю. Тимошенко, Л.А. Головань, П.К. Кашкаров, Е.В. Астрова, Т.С. Перова...

[9] G. Kozlov, A.A. Volkov. Millimeter and Submillimeter Wave Spectroscopy of Solids, ed. by G. Grner (Springer, Berlin, 1998).

[10] W. Thiess. Surf. Sci. Rep., 29, 91 (1997).

Редактор Л.В. Шаронова Infrared and submillimeter spectroscopy of grooved silicon structures E.Yu. Krutkova, V.Yu. Timoshenko, L.A. Golovan, P.K. Kashkarov, E.V. Astrova†, T.S. Perova, B.P. Gorshunov•, A.A. Volkov• Moscow State M.V. Lomonosov University, Physics Department, 119992 Moscow, Russia † Ioffe Physicotechnical Institute, Russian Academy of Sciences, 194021 St. Petersburg, Russia Department of Electronic & Electrical Engineering, Trinity College, Dublin 2, Ireland • A.M. Prohorov Institute of General Physics, Russian Academy of Sciences, 119991 Moscow, Russia

Abstract

Transmission of grooved silicon structures with periods of 4 and 7 µm was investigated in a wide spectral range by methods of polarization-sensitive infrared and submillimeter spectroscopy. Experimental results obtained in the range of 1-10 µm are explained in terms of geometric optics taking into account the scattering of infrared radiation. In far-infrared range (20–2000 µm) the structures possess strong birefringence, which can be described in terms of an effective medium model in the framework of the electrostatic approximation. An influence of optical excitation on the optical transmission and its anisotropy is demonstrated for the grooved silicon structures, which can be explained in terms of the effective medium model considering the interaction of the radiation with free charge carriers.

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.