1561-5405 10.24151/1561-5405 Proceedings of Universities. Electronics Scientifical and technical journal "Proceedings of Universities. Electronics" Научно-технический журнал «Известия высших учебных заведений. Электроника» 1561-5405 2587-9960 National Research University of Electronic Technology Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" 10.24151/1561-5405-2017-22-3-201-210621.315.592Mатериалы электроникиDetermination of Free Electron Concentration in -InSb by Far Infrared Reflection Spectra with Account of Plasma-Phonon CouplingОпределение концентрации свободных электронов в -InSb по спектрам отражения в дальней инфракрасной области с учетом плазмон-фононного взаимодействияБелова Ирина Михайловна БеловаИрина Михайловна MikhaylovnaBelova IrinaBelova Irina MikhaylovnaБелов Александр Георгиевич БеловАлександр Георгиевич GeorgievichBelov AleksandrBelov Aleksandr GeorgievichКаневский Владимир Евгеньевич КаневскийВладимир Евгеньевич EvgenevichKanevskiy VladimirKanevskiy Vladimir EvgenevichЛысенко Александр Павлович ЛысенкоАлександр Павлович PavlovichLysenko AleksandrLysenko Aleksandr PavlovichМосковский технологический университет, г. Москва, РоссияАО «Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности «Гиредмет», г. Москва, РоссияНациональный исследовательский университет «Высшая школа экономики», г. Москва, Россия201210http://ivuz-e.ru/issues/3-_2017/opredelenie_kontsentratsii_svobodnykh_elektronov_v_insb_po_spektram_otrazheniya_v_dalney_infrakrasno/http://ivuz-e.ru/download/3_2017_1732.pdf

The contactless non-destructive method makes possible the determination of the concentration of free electrons in the indium antimonide samples by room temperature far infrared reflection spectra. The computer program, giving the possibility to determine the wave number characteristic values with the help of the Kramers-Kronig relations, has been developed. The rated calibrated dependence for the electron concentration determination by the wave number characteristic value has been calculated. It has been shown that this dependence is described by cubic polynomial. While calculating the dependence of the electron effective mass on the energy has been taken into account. It has been determined that in defining the electrons concentration it is necessary to take into account the plasmon-phonon interaction, especially for N £ 5·10 см values. The estimation of the systematic error of defining N , which appears, if Plasmon-phonon coupling is neglected, has been executed. The developed software program permits by the experimentally measured reflection spectra to calculate the values of the N electron concentration, to store and process the obtained results. The program has been tested on an example of the sample reflection spectrum of heavily doped n -InSb.

Бесконтактный неразрушающий метод дает возможность определять концентрацию свободных электронов в образцах антимонида индия InSb по спектрам отражения в дальней инфракрасной области, снятым при комнатной температуре. Разработана компьютерная программа, которая с помощью соотношений Крамерса - Кронига находит значение характеристического волнового числа. Построенная расчетная градуировочная зависимость позволяет по известному значению характеристического волнового числа определить значение концентрации электронов. Показано, что данная зависимость описывается кубическим полиномом. При проведении расчетов учтена зависимость эффективной массы электронов от энергии. Установлено, что при определении концентрации электронов необходимо учитывать плазмон-фононное взаимодействие, в частности для значений N £ 5·10 см. Проведена оценка систематической погрешности определения N , которая появляется, если не принимать во внимание плазмон-фононное взаимодействие. Разработанное программное обеспечение позволяет по экспериментально измеренным спектрам отражения вычислять значения концентрации электронов N , хранить и обрабатывать полученные результаты. Программа опробована на примере спектра отражения образца сильнолегированного n -InSb.

спектр отраженияплазмон-фононное взаимодействиеантимонид индияконцентрация свободных электронов Галкин Г.Н., Блинов Л.М., Вавилов В.С., Соломатин А.Г. Плазменный резонанс на неравновесных носителях в полупроводниках // Письма в ЖЭТФ. – 1968. – Т. 7. – №3. – С.93–96.Белогорохов А.И., Белов А.Г., Петрович П.Л., Рашевская Е.П. Определение кон-центрации свободных носителей заряда в Pb1–xSnxTe с учетом затухания плазменных ко-лебаний // Оптика и спектроскопия. – 1987. – Т. 63. – № 6. – С. 1293–1296.Белогорохов А.И., Белогорохова Л.И., Белов А.Г., Рашевская Е.П. Плазменный ре-зонанс свободных носителей заряда и оценка некоторых параметров зонной структуры материала CdxHg1–xTe // Физика и техника полупроводников. – 1991. – Т. 25. – № 7. – С. 1196–1203.Шаров М.К. Плазменный резонанс в твердых растворах Pb1–xAgxTe // Физика и техника полупроводников. – 2014. – Т. 48. – №3. – С. 315–317.Роках А.Г., Шишкин М.И., Скапцов А.А., Пузыня В.А. О возможности плазменного резонанса в пленках CdS–PbS в средней инфракрасной области спектра // Прикладная физика. – 2014. – №5. – С. 58–60.Varga B.B. Coupling of plasmons to polar phonons in degenerate semiconductors // Phys. Rev. – 1965. – Vol. 137. – N. 6. – P. A1896–A1901.Singwi K.S., Tosi M.P. Interaction of plasmons and optical phonons in degenerate semi-conductors // Phys. Rev. – 1966.– Vol. 147. – N. 2. – P. 658–662.Исследование фонон-плазмонного взаимодействия в туннельных сверхрешетках GaAs/AlA / В.А. Володин, М.Д. Ефремов, В.В. Преображенский и др. // Письма в ЖЭТФ. – 2000. – Т. 71. – № 11. – С. 698–704.Степанов Н.П., Грабов В.М. Оптические свойства кристаллов висмут-сурьма, обу-словленные электрон-плазмонным и плазмон-фононным взаимодействием // Изв. РГПУ им. Герцена. – 2004. – Т 4. – № 8. – С.52–64.Определение концентрации свободных носителей заряда в твердых растворах CdxHg1–xTe по спектрам отражения в дальней инфракрасной области / А.Г. Белов, И.А. Денисов, В.Е. Каневский и др. // Изв. вузов. Электроника. – 2016. – Т. 21. – № 3. – С. 270–278.Ю П., Кардона М. Основы физики полупроводников: пер.с англ. – М.: Физматлит, 2002. – 560 с.Виноградов Е.А., Водопьянов Л.К. Графический метод определения частот фоно-нов из спектров отражения кристаллов в далекой инфракрасной области спектра // Крат-кие сообщения по физике. – 1972. – № 11. – С. 29–32.Белогорохов А.И., Белогорохова Л.И. Оптические фононы в цилиндрических ни-тях пористого GaP // Физика твердого тела. – 2001. – Т. 43 – № 9. – С. 1693–1697.Kane E.O. Band structure of indium antimonide // J. Phys. Chem. Solids. – 1957. – Vol. 1. – № 4. – P. 249–261.Панков Ж. Оптические процессы в полупроводниках: пер. с англ. – М.: Мир, 1973. – 456 с.Маделунг О. Физика полупроводниковых соединений элементов III и V групп: пер. с англ. – М.: Мир, 1967. – 477 с.Орлов В.Г., Сергеев Г.С. Численное моделирование кинетических свойств анти-монида индия // Физика твердого тела. – 2013. – Т. 55. – №11 – С. 2105–2111.