WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Напомним, что измеряемый в данном случае сигнал пропорционален величине T = T () - T ( ), т. е. разности функций, зависящих от коэффициентов пропускания и. Если параметр дихроизма <,, что имеет место в нашем случае, то не трудно получить Рис. 4. Зависимости величины дихроизма от энергии квантов выражение излучения для образцов, деформированных одинаковым механическим напряжением вдоль кристаллографических направ T = T ( + ) - T () =(dT/d), лений: 1 — [100], 2 — [110], 3 — [111].

из которого видно, что измеряемая величина есть производная функции пропускания по коэффициенту поглощения, умноженная на величину дихроизма. Разложив если учесть известные факты для кристалла кремния.

производную на две частных dT/d =(T /)(/), Так, сильный излом характеристик при h 1.14 эВ получаем ответ на вопрос об отличии поляризационной объясняется тем, что с увеличением энергии квантов модуляции от -модуляции в исследовании оптических света в механизме оптических межзонных переходов или фотоэлектрических эффектов. Отсюда следует, что- поглощение фононов электронами сменяется излученибы получить из экспериментального результата величи- ем. Это приводит к возрастанию вероятности переходов ну дихроизма, как реакцию кубического кристалла на при увеличении энергии квантов света больше ширины внешнее воздействие, нужно знать производную пропус- запрещенной зоны. Кстати, в спектре коэффициента покания и обратную производную коэффициента погло- глощения изотропным образцом излом характеристики щения, т. е. дополнительно произвести два измерения.

при этом же значении энергии наблюдается только Однако можно пойти по другому пути, на котором в том случае, если она представлена в полуквадратичном требуется только одно дополнительное измерение для масштабе (см. рис. 4 из работы [10]). Что же касается получения величины дихроизма, а именно измерение спада величины дихроизма при энергии больше 1.26 эВ, спектральной характеристики пропускания. Тогда из со- то его можно понять, если учесть, что выше этих вокупности дифференциальной и интегральной харак- значений энергии известная спектральная характериститеристик пропускания, представленных на рис. 2, ока- ка коэффициента поглощения в кремнии [15] начинает зывается возможным получить разность коэффициентов отклоняться от квадратичной в сторону меньшего наклопоглощения = - для излучений, линейные по- на. В этом случае различие в значениях ординат между ляризации которых параллельны осям оптической инди- двумя зависимостями, относящимися к ортогональным катрисы образца. Для этого преобразованием известного поляризациям, должно уменьшаться, что и наблюдается соотношения, связывающего величины коэффициентов в эксперименте. Это значит, что в эффекте линейпропускания T и поглощения, можно получить (при ного дихроизма более ярко проявляются особенности условии T T, что имеет место в эксперименте) спектральной зависимости коэффициента поглощения, выражение = B ln[1 +( T /T)], описывающее спек- связанные с изменением механизма межзонных перетральную характеристику дихроизма (B — коэффици- ходов.

ент, учитывающий толщину образца и отражение). С учетом изложенных представлений о правилах отСемейство этих характеристик, относящихся к образ- бора для излучений с ортогональными поляризациями цам трех главных кристаллографических направлений, представляется возможным объяснить происхождение представлено на рис. 4. Из рисунка видно, что эффект линейных участков, связанных с ТА фононами (рис. 3).

наведенного дихроизма в кристаллах кремния являет- Для этого напомним, что в данном случае измерялась ся ориентационно зависящим. Отметим, что такой же разностная характеристика между двумя функциями особенностью обладают зависимости приращения коэф- пропускания. Можно предположить, что при разложении фициента поглощения, полученные в неполяризованном каждой из них коэффициенты при линейных членах излучении [11]. Однако в отличие от этого случая изме- оказываются отличающимися, в то время как при более нение поглощения в поляризованном излучении имеет высоких степенях коэффициенты равны. Это вполне редля всех трех ориентаций немонотонную зависимость альная ситуация, если привлечь упоминавшуюся модель от энергии. Ее интерпретация не вызывает трудностей, изменения валентной зоны при одноосной деформации.

Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. 1192 Е.Ф. Венгер, И.Е. Матяш, Б.К. Сердега Перемешивание состояний для поляризаций, перпен- [9] S.N. Jasperson, S.E. Sahnatterly. Rev. Sci. Instrum., 40 (6), 761 (1969).

дикулярных направлению сжатия, как раз и является [10] G.G. Macferlane, T.P. McLean, J.E. Quarington, V. Roberts.

основанием для такого предположения.

Phys. Rev., 111 (5), 1245 (1958).

5. Как и предполагалось, в работе обнаружено, что [11] Л.А. Делимова. ФТП, 20 (12), 2188 (1986).

в спектрах линейного дихроизма, связанного с зона-зон[12] Ф.Т. Васько, М.В. Стриха. ФТП, 24 (7), 1227 (1990).

ным поглощением света в одноосно-деформированных [13] K.L. Shaklee, R.E. Nahory. Phys. Rev. Lett., 24 (17), образцах кремния, проявляются фононы. Причем, как (1970).

и в случае электропоглощения, здесь наблюдаются [14] F.A. Jonson. Proc. Phys. Soc., 73, 181 (1959).

акустические фононы. При этом продемонстрирована [15] D.E. Aspnes, A.A. Stunda. Phys. Rev. B, 27, 985 (1963).

высокая обнаружительная способность (по отношению Редактор Т.А. Полянская к величине анизотропии) метода поляризационно-модуляционной спектроскопии. Кроме того, показано, что Investigation directed by uniaxial stress зависимость величины дихроизма от энергии является linear dichroism in crystals of silicon производной функции пропускания по коэффициенту поглощения. В связи с этим представляется возможным E.F. Venger, I.E. Matyash, B.K. Serdega использование поляризационной модуляции для исслеInstitute of Semiconductor Physics дования энергетического спектра не только на краю National Academy of Sciences of Ukraine, поглощения, но и практически во всем диапазоне энер03028 Kiev, Ukraine гий запрещенной зоны и пространства квазиимпульсов.

Для этого, варьируя толщину образцов, а следовательно,

Abstract

The spectral characteristics of a linear dichroism in и условие полупрозрачности, можно будет проводить uniaxially deformed samples of silicon in a range of edge absorpизмерения и в диапазоне больших коэффициентов поглоtion were measured by method of polarization modulation. A fine щения. Учитывая, что поляризационно-модуляционная structure of spectra, connected with participation of acoustical спектроскопия, как показано в данной работе, является and optical phonons in band–to–band transitions under action of весьма информативной по отношению к немонотонноlinearly polarized radiation was detected. From characteristics стям или другим особенностям спектральных харакof the transmission and dichroism, the spectral characteristic of теристик коэффициента поглощения, можно надеяться the change of absorption constant containing the phonon features на применение метода в обнаружении и исследова- was calculated. The phenomenological analysis of process of нии особенностей зонного спектра типа сингулярностей polarization modulation has been done from which follows that the spectral characteristic of dichroism value is a derivative on Ван-Хова.

absorption constant with regard to the transmission function.

И наконец, нельзя не отметить возможность использования эффекта индуцированного линейного дихроизма для диагностики внутренних механических напряжений в кристаллах. Как показывает опыт, использованные в работе физические условия и стандартные измерительные устройства позволяют достичь минимального значения достоверно регистрируемой механической деформации на уровне 1 кг/см2. При этом имеется в виду, что это значение получено для дифференциальной характеристики пропускания и относится к максимуму ее спектральной зависимости.

Список литературы [1] В.Т. Гринченко, Е.В. Никитенко, Б.К. Сердега. Докл. НАН Украины, № 1, 83 (1998).

[2] G.W. Gobel, E.O. Kane. Phys. Rev. Lett., 15 (4), 142 (1965).

[3] E.H. Pollak, M. Kardona. Phys. Rev., 172 (3), 816 (1968).

[4] B.K. Serdega, Ye.F. Venger, Ye.V. Nikitenko. Semicond. Phys., Quant. Electron. Opt., 2 (1), 153 (1999).

[5] A. Frova, P. Handler. Phys. Rev. Lett., 14 (6), 178 (1965).

[6] A. Frova, P. Handler, F.A. Germano, D.E. Aspnes. Phys. Rev., 145 (2), 575 (1966).

[7] L.D. Laude, F.H. Pollak, M. Kardona. Phys. Rev., 3 (8), (1971).

[8] Ф.Т. Васько, С.Г. Гасан-заде, М.В. Стриха, Г.А. Шепеельский. ФТП, 29 (4), 708 (1995).

Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, 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.