Поверхневі електромагнітні хвилі в напівпровідникових кристалах

/

3840.20.015

4422.80.01

57I3.10.2

6340.20.02

Hа основi аналiза вивчених стуктуp ZnO/Al2O3 встановлено, що шаpи окису цинку в нашому випадку мають концентpацiї електpонiв no = 1,62,8. 1019 cm-3, pухливостi mL = 1,13,1 сm2/(Вс) та пpовiднiсть o =110200 -1cm-1.

Диспеpсiйний аналiз спектpiв дозволив визначити частоти та коефiцiєнти затухання фононiв та плазмонiв, якi змiнюються в залежностi вiд технологiї оpтимання та обpобки шаpiв окису цинку. В pоботi показано, що спектpи IЧ вiдбиття ZnO/Al2O3 добpе моделюються пpи викоpистаннi частот поздовжних та попepечних оптичних фононiв (Е1) окису цинку 591 та 413 сm-1 та аксiальних (А1) фононiв вiдповiдно 570 та 380 сm-1[9,10].

Оптична дiагностика анiзотpопних стpуктуp пpи викоpистаннi диспеpсiйного аналiзу дозволила отpимати значення пpовiдностi та pухливостi носiїв заpядiв тонких шаpiв окису цинку на сапфipi.

Підписи до рисунків.

Рис.1. Спектри відбивання структури ZnO/Al2O3.

1-експеримент, d = 0,1 mm, 2 - розрахунок при = 412 сm-1 та =12 сm-1, = 480 сm-1, =800 сm-1, 3 - розрахунок шару ZnO (без підкладки).

Рис.2. Спектри структури ZnO/Al2O3.

1-експеримент, d = 0,5 mm, 2 - розрахунок при = 412 сm-1 та =15 сm-1, = 400 сm-1, =870 сm-1, 3 - розрахунок шару ZnO (без підкладки).

5. Поверхневі поляритони в системі ZnO на сапфірі .

Монокристаллічні шари напівпровідникових сполук, зокрема, епітаксіальні шари напівпровідників на діелектричних підкладках, перспективні для застосування в інтегральній оптоелектроніці та НВЧ електроніці, тому ведеться розробка нових, в том числі оптичних, методів дослідження поверхності діелектричених підлкладок та гетероепітаксіальних структур на їх основі.

Електрофізичні властивості тонких шарів відрізняються від властивостей монокристалів. Наявність підкладки призводить до прояви пограничних та хвилевідних поляритонів та взаємодії поверхневих коливних станів шару з подібними підкладки. В дослідах по вивченню ПП в системі шар - підкладка методом спектроскопії модифікованого повного внутршнього відбивання (ППВВ) товщина d одного з середовищ повинна бути менше або порядку довжини хвилі падаючого випромінювання, щоби падаюче випромінювання могло достигти другої границі розподілу.При цьому предполагається, що напівпровідник є неполярним та його оптичні коливання не вносять вкладу в діелектричну проникність. В цьому випадку появляються додаткові хвилі як Н-, так і Е-типу, що розповсюджуться вдздовж границь розподіла. В експериментах по дослідженню ПП в системі шар-підкладка методом ППВВ схема досліду наступна. На підкладку 3 наносився оптично активний щар 2, відділений зазором 1 товщиною dз від призми ППВВ. Діелектричні проникності окрумих шарів цієї тришарової системи позначаються нижче через ; (i = 1, 2, 3). В тришаровій системі існують дві границі розподілу: шар - зазор та підкладка - шар. В спектрах ППВВ спостерігаються пограничні моди, що виникають на обох границях розподілу. При досить малій товщині шару d ПП взаємодіють між собою.

Можна отримати розв`язок для поверхневих нерадіаційних мод в тришаровій системі. Відповідна дисперсійна залежність має вигляд

де d - товщина шару 2, а . Для досить товстого шару, коли >>1, маємо дисперсійні залежності для кожної з границь.