Исследование влияния концентрации носителей заряда и дефектов структуры на спектры комбинационного рассеяния в монокристаллах GaAs, полученных методом Чохральского

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследованы спектры комбинационного рассеяния света, полученные на кристаллическом арсениде галлия, выращенном методом Чохральского. Обнаружено, что частота связанной колебательной плазмон-фононной моды с ростом концентрации электронов n возрастает и приближается к частоте моды поперечных колебаний при n~3 × 1018 см−3. Установлено, что рост концентрации дырок приводит к уширению пика продольных колебаний. При увеличении степени разупорядоченности наблюдалось снижение относительной интенсивности поперечной моды.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. Д. Максимов

МИРЭА – Российский технологический университет

Author for correspondence.
Email: maksimov_a@mirea.ru
Russian Federation, пр. Вернадского, 78, Москва, 119454

Ю. И. Тарасов

МИРЭА – Российский технологический университет

Email: maksimov_a@mirea.ru
Russian Federation, пр. Вернадского, 78, Москва, 119454

Н. А. Санжаровский

МИРЭА – Российский технологический университет

Email: maksimov_a@mirea.ru
Russian Federation, пр. Вернадского, 78, Москва, 119454

К. А. Чусовская

МИРЭА – Российский технологический университет

Email: maksimov_a@mirea.ru
Russian Federation, пр. Вернадского, 78, Москва, 119454

References

  1. Nguyen P. T., Dinh N. T., Ho K. H. Effects of Electric Field and Device Size on the Electron Velocity in p-i-n GaAs Semiconductor // Phys. Lett. A. 2023. V. 490. P. 129174. https://doi.org/10.1016/j.physleta.2023.129174
  2. Lackner D., Urban T., Lang R., Pellegrino C., Ohlmann J., Dudek V. Ultrafast GaAs MOVPE Growth for Power Electronics // J. Cryst. Growth. 2023. V. 613. P. 127201. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2023.127201
  3. Smith E., Dent G. Modern Raman Spectroscopy: A Practical Approach. 2nd Ed. N.Y.:Wiley, 2019.
  4. Desnica U.V., Wagner J., Haynes T.E., Holland O.W. Raman and Ion Channeling Analysis of Damage in Ion‐Implanted GaAs: Dependence on Ion Dose and Dose Rate // J. Appl. Phys. 1992. V. 71. № 6. P. 2591–2595. https://doi.org/10.1063/1.351077
  5. De Biasio M. et al. Raman Spectroscopy for Thermal Characterization of Semiconductor Devices // Next-Generation Spectroscopic Technologies XV. 2023. V. 12516. P. 212–218. https://doi.org/10.1117/12.2682223
  6. Burns G., Dacol F.H., Wie C.R., Bursteint E., Cardona M. Phonon Shifts in Ion Bombarded GaAs: Raman Measurements // Solid State Commun. 1987. V. 62. № 7. P. 449–454. https://doi.org/10.1016/0038-1098(87)91096-9
  7. Brodsky M. H. Raman Scattering in Amorphous Semiconductors // Light Scattering in Solids I. Topics in Applied Physics/Ed. Cardona M. V. 8. Berlin, Heidelberg: Springer, 1983.
  8. Olson C. G., Lynch D. W. Longitudinal-Optical-Phonon-Plasmon Coupling in GaAs // Phys. Rev. 1969. V. 177. № 3. P. 1231. https://doi.org/10.1103/PhysRev.177.1231
  9. Yu P., Cardona M. Fundamentals of Semiconductors Physics and Materials Properties. Berlin, Heidelberg: Springer, 2010.
  10. Böer K.W., Pohl U.W. Properties and Growth of Semiconductors // Semiconductor Physics. Cham: Springer, 2014.
  11. Adachi S. GaAs, AlAs, and Al x Ga 1-x As: Material Parameters for Use in Research and Device Applications // J. Appl. Phys. 1985. V. 58. № 3. P. 1–29. https://doi.org/10.1063/1.336070
  12. Dobal P. S., Bist H. D., Mehta S. K., Jain R. K. Inho-mogeneities in MBE-Grown GaAs/ Al x Ga 1-x As: A Micro-Raman Study // Semicond. Sci. Technol. 1996. V. 11. № 3. P. 315–322. https://doi.org/10.1088/0268-1242/11/3/008
  13. Steele J. A., Lewis R. A., Henini M., Lemine O. M., Fan D., Mazur Yu. I., Dorogan V. G., Grant P. C., Yu S.-Q., Salamo G. J. Raman Scattering Reveals Strong LO-phonon-hole-plasmon Coupling in Nominally Undoped GaAsBi: Optical Determination of Carrier Concentration // Opt. Express. 2014. V. 22. P. 11680–11689. https://doi.org/10.1364/OE.22.011680
  14. Takeuchi H., Sumioka T., Nakayama M. Longitudinal Optical Phonon-Plasmon Coupled Mode in Undoped GaAs/n-Type GaAs Epitaxial Structures Observed by Raman Scattering and Terahertz Time-Domain Spectroscopic Measurements: Difference in Observed Modes and Initial Polarization Effects // IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 2017. V. 7. № 2. P. 124–130. https://doi.org/10.1109/TTHZ.2017.2650220
  15. Duan J., Wang C., Vines L., Rebohle L., Helm M., Zeng Y., Zhou S., Prucna S. Increased Dephasing Length in Heavily Doped GaAs // New J. Phys. 2021. V. 23. P. 083034. https://doi.org/10.1088/1367-2630/ac1a98

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Raman spectra of GaAs samples with different electron concentrations: solid vertical lines show the positions of the peaks of the TO and LO modes measured on the reference sample of undoped GaAs; dotted lines show the shifts of the maximum of the coupled plasmon-phonon ω− (left) and LO modes (right).

Download (30KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependences of the frequencies of the plasmon mode ωp and plasmon-phonon modes ω− and ω+ on the concentration of charge carriers.

Download (27KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Micrographs of the surface of a GaAs sample (locations of Raman spectra recordings are marked): a – polycrystalline region, b – lamella center, c – dislocation cluster, d – low-angle boundary, d – edge of low-angle boundary, e – dislocation.

Download (31KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Raman spectra of GaAs samples obtained at points with different types of defects on the surface (see Fig. 3).

Download (43KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Raman spectra of p-GaAs samples.

Download (38KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences