Исследование эффектов квантования ионного и электронного спектров в полупроводниковых сверхрешетках As/AlAs методом инфракрасной спектроскопии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Р Г Б ОД

1»1Л!' ^ч'ЛКАШШ НА-УК РОССИИ

.....' сисштж итдкшик

НОТИТ.УТ п ПОЛУПГОЮШШОВ

на тгогтах рукописи

МП 1KXÍ1U А ЯККГ:ЛНЛТ' FE ММНОЬИЧ

yjliC 621.315.592

ИССЛЕЛ'ЧШШЕ ЭФФЕКТОВ КИШ'ОЬЛНШ ОПОРНОГО И ЧЛЕКТЮШЮРО СПЕКТРОВ ß I lUH.yilFOti'.WIHlíiCObUX. СВЕРХРЕШВГКАХ UaAii/AlA« МЕТОДОМ ИНФРАКРАСН' Щ СПЕКТРОСКОПИИ

Uí.04.10 - Физика полупроводников и диэлектриков

ADTorE'iEí'AT дпгсог/тиш H-I сгискзнпе ученой степени K^irau'ani *rcr.u^-Maw*mr»eeKUX наук

г i,M

Работа выполнена в Институте физики Сибирского отделения Академии наук России.

полупроводников

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук ПУСШ1 Ю.А.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук СКОК Э.М.

кандидат физико-математических наук МАКАРОВ Е.А..

Ведущая организация: Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения РАН г.Новосибирск

Защита состоится 12 июля 1У04 г. в 1Ь часов на заседании специализированного совета К.003.05.01 по присуждении ученой степени кандидата наук при Институте физики полупроводников Сибирского отделения РАН (ЬЗООЭО, г.Новосибирск-уи, пр. акад. Лаврентьева, 13).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики полупроводников СО РАН.

Автореферат диссертации разослан 3 июня 19У4 г.

Ученый секретарь специализированного совета ____^

доктор физ.-мат. наук, профессор / чу'/ А.Ь.Двуреченский

'ЛШЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Л Б т у п л ь п о с' г ь___темы. Значительный прогресс в полупроводниковой технологии позволил создать искусственные микроструктуры с размерами сравнимыми с межатомными расстояниями. Доступность этого класса полупроводниковых структур создает новые пути для исследования физики твердого тела в условиях с сильно пониженной размерностью, где становятся заметны эффекты "квантового размера". Искусственные структуры породи.™ оогатстсво новых Физических явлений. Некоторые из наиболее поразительных являются следствием существования "уникальной оси" вдоль направления, нормального к слоям. "Лткальная ось" представляет собой направление, в котором движение фонопов и электронов сильно меняется при наличии ультра-тонких слоев.

За последите десятилетие технология молекулярно-лучевой тчштаксип 1ШГО) позволила выращивать экстремально тонкие, периодически повторяемые кристаллические слои, например, ОаЛз и Л1ЛЯ. Сверхпериодичность таких кристаллов приводит к специфическим эффектам, таким как "свертка" акустических и оптических фононов, локализация-оптических Фононов и т.д. При этом существенно меняется зонная структура исходных полупроводников, изменяются правила отсора для волнового вектора. Такие квантовые структуры, - получили название сверхрешеток (СР) и уже нашли применение в высокоскоростной электронике, ептоэлектронике, фотонных, устройствах, однако интерес к физике процессов, происходящих в сверхрешетках, продолжает увеличиваться.

Существенный вклад в исследование электронных и фононннх свойств СР, наряду с Рамановской спектроскопией, вносит Ж спектроскопия, которая позволяет изучать особенности колебательного спектра СР, определять оптические константы СР, исследовать транспортные свойства электронов. Поскольку, правила отбора для мк спектроскопии и Рамансвской спектроскопии отличаются, эти методы являются взаимодополняющими в исследовании фопонного и электронного спектра СР.

К моменту начала этой работы исследования по ИК спектроскопии СР с-лЛп/АМй ограничивались линь изучением

спектров 1ЮГЛ01Д1ЛШЯ ПерИОДИЧесКИХ структур С КШГГОЫШП «Míifrll lí области частот межподзонных переходов и спектров отражения длчннаперисшшх CP ь области частот ссоств енных колебаний кристаллической решетки . При этом, каких- лио о осоСешкк-т^Я, свидетельствующих о квантовании фононного споктрч- CP п Ж спектрах обнаружено не было.

Однако представляло определенный интерес изучить условия локализации оттескк: фэнонов в слоях ЧиАа и AlAa, исслодокпь анизотропию оптических фононов в CP OaAs-./MA.-.. Рместе с тем, и к спектроскопия открывает новые возможности для исследования спектра коллективных межподзошшу и внутриподзошшх электронных возбуждений и изучения плазмой- фононного взаимодействия в СР. Наконец, вопросы применения метода ПК спектроскопии для контроля совершенства слоев, составляющих CP, и характеризании CP, на пат взгляд, также не получили долююго развития.

Цель__даююй___работу состояла в исследовании основных

закономерностей фононного и электронного спектров нелегированных и легированных CP GaAs/AlGaAs, обусловленного локализацией оптических фононов в слоях CP и коллективными мегаодзонныш и лнутриподзонными электронными возбуждениями методом mí Фурье-спектроскогши.

Нау^щая^новидна_раОдты. Большинство основных .экспериментальных зависимостей, результатов и выводов- диссертации получены вперЕ;ые.

Комплексный подход к изучению колебательного и электронного спектра нелетированных ■ и легированных периодических структур OaAs/AlAs в области частот оптических фононов GaAs и AlAs (включающий температурные и поляризационные исследования, а также расчет частот колебательных мод; позволил надежно интерпетировать особенности ШС спектров отражения, впервые по ИК спектрам отражения изучен эффект локализации -продольных и поперечных оптических фононов GaAst и AlAs, определены дисперсионные зависимости оптических фононов UaAs и alas. Впервые получена дисперсия п-шеречных оптических фононов aias. Последовал эффект анизотропии поперечных оптических фононов (ми и Л i Л;; в сверхрешетках OaAs/AlAs.

Иаучош колодгошшю ьоаОуждштл с легированных сыфхрятитках: спяоаншв межиодзоитв плазмой- (роношше и связанные внутриподзошшо плазмон- фоношше колебания. Определены частоты межподзонних и ьнутриподзошшх плазменных колебаний, эффективная масса и вертикальная подвижность в СР.

ПЁОктауеская_ценность представленной диссертационной работы заключается в демонстрации возможностей ПК спектроскопии для бесконтактного и неразрушающего метода контроля совершенства сверхрешеток, первичного контроля функциональной пригодности периодических структур для создания фотоприещшх устройств на их основе.

Практическую ценность работы составляет также определение дисперсионных зависимостей поперечных и продольных оптических фононов ОаАа и А1Ав, которые подтверждают и дополняют данные, полученные из экспериментов по нейтронному рассеянию и комбинационному рассеянию света.

Важный ¡фактический интерес представляет возможность количественного, анализа ПК спектров в рамках модели микроскопической диэлектрической функции. Такой анализ позволил определить такие параметры СР, как частоты межподзонних и внутриподзошшх плазменных колебаний, вертикальную подвижность и эффективную массу электронов в сверхрешетке.

На апщ ту _ и т о с я т с я:

1. Результаты экспериментального исследования эффекта локализации продольных и поперечных оптических фононов ОаАз и Л)Лп по ШС спектрам отражения сверхрешеток ааАв/АХАв, определение дисперсионных зависимостей продольных и поперечных оптических фононов.ОаАв И А1А8.

2. Экспериментальные результаты по исследованию анизотропии поперечных оптических фононов ОаАз и л!Аа, обнаружению расщепления первой локализованной попереченой оптической мода о&ае? и а1аз на две с различным направлением вектора поляризации.

3. Экспериментальные результата по изучению взаимодействия межподзонных плазменных колебаний с продольными оптическими фонолами ОаАз и А1Ая в периодических структурах с квантовыми

ямами.

4. Экспериментальные результаты по исследованию взаимодействия внутршгадзонных плазменных колеоашш с продольными оптическими фэнонами в сверхрешетках с туннельно прозрачными барьерами.

5. Результаты количественного анализа 11К спектров отражения нелегированных и легированных сверхрешеток иаАз/А1Ли.

■ ¿пробация_работы. Основные результаты диссертации оыли представлены на:

1. 8-ой Международной конференции по Фурье- спектроскопии (Любек, Германия, 1991).

2. 21 Международной конференции по физике полупроводников (Пекин, Китай. 1992).

3. 6-ой Международной конференции по сверхрешеткам и микроструктурам ( Ксиян, Китай, 1992).

4. 6-ой Международной конференции ио модулированным полупроводниковым структурам (Гармиш- Иартенкирхен, Германия, 1993).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, список которых приведен в конце реферата.

Структура^и_объем_яиссерта1]ии. Диссертация состоит из введения; четырех глав и заключения, изложенных на 146 страницах (включая 47 рисунков) и списка работ из 107 наименований.

СЮДКРШШЕ РАБОТЫ

Бо_введении обосновывается актуальность темы, формулируются основные задачи исследования и дается краткое содержание диссертации по главам.

В_первой_главе дан оозор литературы, в котором излагается современное состояние спектроскопии полупроводниковых периодических структур в инфракрасной области спектра.

В этой главе излагаются элементы динамики кристаллический решетки двухатомных ионных кристаллов и периодических структур, к числу которых относятся сверхрешетки (СР) Пада/дик. Ь рамках

модели линойиой цепочки обсуждается колебательный спектр ионных кристаллов, тонких полупроводниковых пленок и периодических полупроводниковых структур в области частот оптических фононов ппАз и А1Аи. Особый интерес, представляет колебательный спектр сверхрешеток ПаАв/А1Лз с толиингми слоев СаАз и Л1Ав в несколько мснослоев. Частотные интервалы собственных оптических колебаний в ОаАз и Л:1ЛГ5 не перекрываются, поэтому в сверхрошетках саАк/лоптические фонони каждого из материалов, составляющих СР, оказывается локализованными в соответствующих слоях. Фоношшй спектр таких сверхрешеток является дискрет1гам. При этом оказываются разрешены колебательные моды с волновым! числам! кратными 1С/а. где а- длина локализации соответствующего фонона. Представлен краткий обзор работ, посвященных исследованию колебательного спектра СР методом комбинационного рассеяния.

Кр^ме того, в этой главе обсуждается энергетический спектр электронов в легированных периодических структурах с!аАз/А1 С!а1 _хЛе'~ Рассмотренная модель Кронига- Пенни для таких структур позволяет получить - аналитические выражения для расчета энергетического спектра электронов. Представлен широкий обзор экспериментальных результатов по исследованию энергетического спектра электронов в легированных периодических структурах с квантовыми ямами.

Ё'2_второй_глове пригодится описание экспериментальной установки, исследуемых образцов и методики проведения анализа 'экспериментальных результатов.

ПК Фурье спектрометр вгикег Ж-ПЭУ, используемый .для записи ИК спектров в троком частотном диапазоне (12-15000 см"1), состоит по камеры источников Ж излучения, интерферометра Млйхельсона, камер образцов и приемников излучения и системы обработки данных. В качестве источников излучения служат глоепв, ртутная лампа и нить накаливания. Сигнал регистрируется кремниевым болометром, СсШ^То болометром, нироирцрк.мкоы, характеристики которых перекрывают весь рабочий лиапягон спектрометра. спектрометр позволяет получить КК спектры СУПКГК&т и ПП-.1ПусК''ПП:1 С Ш"ОЧИМ р!13реВРТОТ?М ( до С).оз см"1) при ртлччипз у;'.пг1Х падения света на образец п при различных

температурах (4+300 К).

В этой главе рассмотрены ■ преимущества Ш£ Фурье спектроскопии по сравнению с другими спектрометрами.

Исследуемые образцы были выращены методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложках саАв, ориентированных в направлении (100). Толщины слоев СаАв и А1Ав изменялись от 2 до 100 монослоев. Период повторялся 30 + 100 раз. Для исследования энергетического спектра электронов сверхрешетки легировались атомами 31 (па1=1 •ю17+5"Ю18 см"3). Для устранения нежелательной интерференщш на толщине образца при записи спектров отражения использовались легированные 81 подложки иаАз (па1«<гмо18 см"3).

В данной главе представлена методика" обработки экспериментальных ИК спектров отражения. Приведет аналитические выражения для расчета коэффициента отражения от анизотропной пленки, нанесенной на изотропную подложку, для в- и р-поляризованного света.

ТРё1ЬЯ_глава посвящена исследованию эффекта локализации продольных и поперечных оптических фононов ОаАа и А1Ав в сверхрешетках СаАв/А1Аз.

В данной главе обсуждается диэлектрическая функция длиннопериодных СР, когда эффектом локализации оптических фононов можно пренебречь,и короткопериодных СР, когда необходимо учитывать эффекты локализации оптических фононов.

Правила отбора для ИК спектроскопии позволяют наблюдать в ИК спектрах отражения СР г,аАс/А1Аа, выращенных в направлении (100), как продольные так и поперечные оптические фонони. Ь спектрах отражения, записанных в в-поляризованном свете, когда вектор электрического поля света направлен вдоль плоскости слоев СР, активными оказываются поперечные оптические (ТО) фонсни, а в спектрах р- поляризации, когда вектор электрического поля света направлен нормально к плоскости слоев СР, активны продольные оптические (ЬО) фононы.

Колебательный спектр короткопериодных сверхрешеток СаА8/А1Аз существенно отличается от спектра маизриалов, составляющих сьерхрешетку. Вследствие большой разницы м-¡жду

массами катионов в ОаЛз и МАэ, оптические мода ОаАэ и аГаз проявляются в различных частотных диапазонах. Как следствие, оптические колебательные моды ОаАз и а1аз оказываются локализованными в соответствующих слоях.

Э]фект локализации оптических фононов в СР С!аАз/А1Аз приводит к дискретному характеру энергетического спектра оптических фононов ОаАв и кЫя. В ИК спектрах отражения, записанных в условиях нормального падения света, впервые обнаружены особенности, свидетельствующие о локализаций поперечных оптических фононов ОаАв и Л1Ав. В спектрах отражения, записанных в р- поляризованном свете, обнаружены продольные локализованные моды ОаЛэ и А1Аз. Интенсивность линий локализованных мод и ИК спектрах уменьшается с ростом номера моды, что связано с уменьшением нескомпенсированного дипольного момента мод.

Анализ спектров ' отражения проведен в рамках микроскопической модели диэлектрической функции с учетом локализации оптических фононов в слоях СР. Поскольку СР представляет собой анизотропный кристалл с осью симметрии, направленной вдоль оси роста СР (ось ъ ), то описание, справедливое для рассмотрения колебательных свойств одноосевого кристалла, применимо и для сверхрешеток. Период СР значительно меньше длины волны ИК излучения, .поэтому СР рассматривают как эгййективную среду, описываемую единой диэлектрической функцией. Диэлектрическая функция СР может быть представлена в виде диагонального тензора, компоненты которого можно представить набором гармонических осцилляторов: .

(I)

о (Д.)

1/е„-1/е„„„ 1+51

11Д +

(2)

'И

11

где частоты поперечных и продольных локализованных

колебательных МОД Е СЛОЯХ GaAs И A1AS (А=1ДЛЯ GaAs и X-Z для A]As), s^.s}^- их силы осцилляторов, Г^] Г^'-их параметры затухания, соответственно, i -номер локализованной мода в СР. Согласно правилам отбора для ПК спектроскопии, в спектрах отражения проявляются колебательные моды, дипольный момент которых отличен от нуля. Поэтому ь выражениях (I) и (2) суммирование выполняется по всем нечетным модам для обоих слоев СР.. Коэффициенты отражения рассчитывались по формулам отражения от анизотропной пленки, нанесенной на изотропную подложку. Сравнение экспериментальных спектров с теоретическими позволило определить частоты Ï0 и LO локализованных мод, их силы осцилляторов и параметры затухания. Величину волнового вектора

каждой i-ой локализованной моды можно определить из соотношения

, %

к =-■ i, где 1- номер локализованной моды, п- число

1 (Ш1 )а

монослоев в слое, а- постоянная кристаллической решетки соответствующего слоя. Используя значения частот локализованных мод и соответствующие им значения волнового вектора, были определены дисперсионные зависимости продольных и поперечных оптических фононов GaAs и AlAo. Наблюдается хорошее согласие дашшх, полученных по спектрам отражения и из экспериментов по нейтронному рассеянию и комбинационному рассеянию света. Дисперсия ТО фононов в axas была определено впервые.

В данной главе приведены результаты исследования анизотропии ТО фононов GaAs и AlAs в СР OaAs/AUs. В ПК спектрах отражения записанных в условиях наклонного падения света (0^70°) обнаружено расщепление первой локализованной ТО моды GaAs и AlAs на две с различным направлением вектора поляризации. Колебательная мода, вектор поляризации которой, направлен вдоль плоскости слоев СР (s-поляризованная мода) не зависит от угла распространения фононов. Значения частот ы-поляризовашшх мод, полученные по ИК спектрам отражения, составляют 270.5 и 300.2 см для GaAs и AlAs, соответственно. Колебательная мода, вектор поляризации которой направлен вдоль оси СР, обладает сильной угловой дисперсией. Частоты этих мод, определённые по спектрам' отражения, соответствуют для GaAs 272.4 см~* и для AlAr- - ЗСЗ.а см~*. Частоты старших р-иоляризовашшх локализованных моц

практически не изменяются с увеличением угла распространения фононов, поскольку с ростом номера локализованной моды резко уменьшается ее дппольний момент, определяющий ветчину расщепления. Поэтому частоты старших й- и р- поляризованных мод оказываются вырожденными.

Р_четьертой_главе представлены результаты исследования взаимодействия плазменных колебаний электронов в легированных СР СаЛв/МАа с продольными оптическими фононами оаАз и а1ао.

СР СаЛз/Л1А8, легированная атомами Б!, является периодической структурой с двумерным электронным газом. В зависимости от толщины слое СР ' обладает свойствами как двумерной, так и трехмерной системы. При большом расстоянии между соседними слоями с двумерным электронным газом, превышающем длину волны де Бройля, СР обладает свойствами двумерной системы. Когда расстоште между слоями соизмеримо с длиной волны де Бройля, поведение системы становится эффективно трехмерным. Поскольку СР 0аАз/А1Аз состоит из полупроводников с долей ионной связи, то при рассмотрении электронных свойств СР необходимо учитывать взаимодействие коллективных электронных возбуждений с колебаниями кристаллической решетки.

В случае достаточно толстых барьеров, когда энергетический спектр в направлении' оси СР является дискретным, возможно возникновение межподзонных плазменных колебаний. Для исследования взаимодействия межподзонных плазменных колебаний электронов с ьо фононами, вектор поляризации которых направлен вдоль оси роста СР, записывались Ш£ спектры отражения легированных СР■ с;аЛи/А1Аз в р- поляризованном свете, чтобы обеспечить составляющую вектора электрического поля света, направлишуп вдоль оси СР.

Параметры СР и уровень легирования были подобраны таким образом, чтооы основной уровень в квантовых ямах был заполнен электронами, " а первый возбужденный- свободен. Электроны основного состояния могут свободно двигаться в направлении, перпендикулярном оси СР, и оказываются сильно локализованными в направлении оси СР. Наибольший интерес представляют перехода с основного состояния в верхние возбужденные. В ИК спектрах

пропускания периодических структур с квантовыми ямами обнаружены ■минимумы, соответствующие поглощению света на менгадзонных переходах. В ПК спектрах отражения впервые обнаружены связанные плазмон- фононные моды,, обусловленные взаимодействием между • продолышми оптическими фононами ОаАэ и А1Аз и коллективными мекподзошшми возбуждениями.

Для описания мемгодзонных плазменных колебаний необходимо в диэлектрическую функцию, характеризующую вклад решеточных

колебаний ОаАз, добавить электронный вклад: - —*- .где

ц^-ш+гГш

и01- частота одночастичного межподзонного перехода, £}р и Г-частота и коэффициент затухания межподзонных плазменных колебаштй.

Анализ экспериментальных результатов, проведенный в рамках

макроскопической модели диэлектрической функции, позволил

определить частоты плазмон- фононных мод и величину матричного

о

элемента кулоновского взаимодействия ь01=8 А.

Последний параграф четвертой главы посвящен исследованию взаимодействия продольных оптических фэнонов с внутриподзонными плазменными колебаниями в легированных СР с туннелыю прозрачными барьерами. В таких СР энергетический спектр электронов'размывается в минизоны. В случае, если уровень Ферми пересекает мшшзону, то электроны на уровне Ферми могут свободно двигаться в направлении перпендикулярном . плоскости слоев СР. Плазменные колебания этих.электронов могут взаимодействовать с • ьо фононами СаАз и-А]Ав-, вектор поляризации которых направлен вдоль оси роста СР. Плазмон- фононное взаимодействие приводит к возникновению связанных плазмон- фононных колебательных мод, частоты которых отличаются от значений ьо фононов СаАв и А1Аз. Эти моды впервые были обнаружены нами в ИК спектрах отражения.

Спектры отражения СР были рассчитаны по' формулам отражения от анизотропной пленки, нанесенной на изотропную подложку, с использованием тензора диэлектрической функции, компоненты которого определяются согласно соотношениям (I) и (2). Учет плазменных колебаний электронов в частично заполненной минизоне «и.п проведен посредством добавления члена -о^г/(<ос+1т ы) в (2),

о частотой плазмона = (4'»^п/е.т„)'|/2, где ч - коэффициент pz 00 ^ р

затухания плазмешшх колебаний, п концентрация электронов и неэффективная масса электронов в минизоне, е00-высокочастотная диэлектрическая проницаемость Оалз. Сравнение экспериментальных, и рассчиташшх спектров отражения позволило определить плазменную частоту Ыр2, эффективную массу ш„ и подвижность электронов в минизоне ц .

1'асчет энергетического спектра электронов в СР Сил проведен в рамках модели огиоакицей волновой функции с учетом Г, X, ь электронных состояний в ОаАа и А1А8. Были рассмотрены минизоны, образованные Г-Г, Х-Х, Р-Х электронными состояниями (первый символ 1' или X связан с ОаАз, второй- с А1Аз). Влиянием ь долшы пренебрегалось, так как минизоны, образованные I, состояниями находятся при при значительно больших энергиях по сравнению с Г и X состоящими. Перехода Г-Г и Х-Х являются прямыми, в то время как Р-Х процесс может идти через поперечную Х^ долину (непрямой переход) и через продольную Хг (псевдопрямой переход). Непрямые переходы были исключены из рассмотрения, поскольку требуют большого изменения волнового вектора.

общая концентрация электронов была использована для определения положения уровня Ферми. Положение уровня Ферми задает величину эффективной массы ш„ в соответствующей минизоне. Эффективная масса т ; концентрация электронов в СР п и коэффициент затухания 7р использовались для определения плазменной частоты о „ и вертикальной подвижности. Как оказалось, наилучшее согласие между экспериментально полученными и рассчитанными значениями ш„, ц„, ю получено в случае, когда учитывались лишь г-г переходы. Полученные параметры, при которых наблюдается наилучшее согласие теории и эксперимента приведет в таолипе I. В таблице индексы т, п указывают число монослоев в слоях ОйАа и А1Ан. Коли другие типы переходов принимать во внимание, то различие экспериментальными и рассчитанными данными увеличивается.

Таким образом, показано, что частота плазменных колебаний э'нктренов я, определяется в основном заполнением мппизон, 0.'.Р'»:»".Г/П1!ШХ Г-Г состояниями. При этом существенного влияния .¡;/,III" .••.остглииЯ (.онпуйы не было.

Таблица 1

образец эксперимент расчет

(СаАЬ)т(А1Аз)п п, см'"3 Ч- „ рг -1 см Трг см 1 % эв т„/т0 и2 см2В"1с_1 V с:.Г1

(0аАа)25(А1Ав)? 5*ю18 2 СО 150 0.23 0,053 1.2*103 236

(0аАз)?5(А1Ле)г 4*1017 гои зи 0.07 0.24 1 .3*10-3 116

(0'аАа)5(А1Лг)5 2*1018 230 50 0.42 0.49 3.3*10^ 207

(ОаАз Ц (Л1Аз)^ 1*1017 100 1 и.36 0.28 2.2*104 Т1

0сндвш8_вывош_диссертации.

1. Изучены ПК спектры отражения сверхреиеток СаАв/АХАв в области частот оптических колебаний кристаллических решеток йаАа и АШ;. Впервые обнаружен эффект локализации оптических фононов ОаАв и А1Аа в ШС спектрах отражения короткопериодшх СР СаАв/А1Аз. г. Определены частоты локализованных мод оптических' фононов, получены дисперсионные зависимости продольных й поперечных оптических фононов ОаАз и л1Ав. Впервые определена дисперсия поперечных оптических фононов в ахав.

3. Исследован эВДект анизотропии поперечных оптических фононов ааАи и А1Ав в сверхрешетках СаАз/АТАэ. Обнаружено расщепление первой локализованной то Колебательной моды СаАэ и А1Аэ на две с различным направлением вектора поляризации относительно плоскости слоев сверхрешетки.

4. В рамках макроскопической теории изучена диэлектрическая Функция легированных сверхрешеток СаАв/Аие.''Показано, что ШС спектры отражения сверхрешеток с!аЛв,'Л1Лв могут оыть описаны диэлектрической Функцией анизотропного кристалла. Определены условия взаимодействия продольных оптических колебательных мод с»Ак и МЛ'.; с .межподзоыними и шутрииодзоняими плазменными

КОЛ"б-'!Н1!ЯЧИ.

-1.1 •

5. Изучены ПК спектры отражения легированных еверхрешеток GaAa/AlUaAa в Ш1фокой области спектра. Обнаружено взаимодействие продольных оптических фононов GaAs с межподзошшми плазменными колебаниями. Определена величина матричного элемента кулонозского взаимодействия.

6. Обнаружено взаимодействие продольных оптических колебательных мод оlAt: и AiAs с внутриподзонпыми плазменными колебаниями. Показано, что частота внутриподзонных плазменных колебаний легированных еверхрешеток GaAe/Alas определяется заполнением минизон, образованных Г электронными состояниями. Анализ спектров ИК отражения легированных еверхрешеток GaAe/AlAa позволил 01феделить эффективную массу электронов в минизоне, частоты внутриподзонных плазменных колебаний, вертикальную подвижность электронов в сверхрошетке.

В^заключении определен личный вклад автора, указана апрооация работы и список работ, в которых представлены основные результаты диссертационной работы.

По теме лиеоерташт опубликованы следующие работы:

1. Пусеп Ю.А., Милехин АЛ'., Синюков М.П., Плуг К., Торопов А.И. Локализованные фюноны в спектрах отражения сверхрешеток GaAs/AlGaAs // Письма В ЯЭТФ, 1990, Т.52, В.9, стр.I06Ö-IÜ72 L'. Puaap Yu., Milfeklun A. IR spectra ol' confined optical phonons

In GaAs/A1АП superlatUoeu. // SPIE , 1991, v.1575. p.57b 'j. ПусопЮ.Л., Мплехин A.I\, Мошегов Н.Т., Тихомиров В.В., Торопов А.И. Исследование эффекта проникновения локализовшших оптических колебаний в барьер в периодических структурах ОаАк/АЗАа по спектрам отражения.// Письма в ЖоТФ, 1991, Т.54, B.I, 44-47

4. Пусеп H.A., Г.'илепш Л.Г., Синюков M.II. Оптические колебательные моды в тонких пленках GaAa и inAs // Физика твердого тела Г991,т.С!3, п.8, стр.2474-2477

5. pua«v Yu., Mi IttkhJn A., Pico« K. IR spuotra of confined optical phonons In OaAs/AlAs superlattlces. /'/ 3-tli

-1b-

International Conference on Fourier Transform Upeetroacopy, Lubeok-Travemunde, 1991. book of Abstracts, p.341

6. Милехин А.Г., Ilycen Ю.А., Торонов A.M. Ангармонизм оптических колебаний ОаЛз в сверхрешетках СаАз/л1Аа. // Письма в ЖЭТФ,

1992, Т.55, В.10. 664-566

7. Pusep Уи., Milekhin А., Toropov A. FTIR- spectroscopy of (GaAa)n/(AlA3)m SuperlattlGoa. // Superlatt. and Mlcrostr.,

1993, v.13, n.1, p.113

8. I'usep Yu., Milekhin A.,- Toropov ' A. Study of vertical transport of electrons in (ОаАз)п/(А1Ла) ¡superlatticea by Fourier Transform Infrared Spectroscopy. // Journal of Physics: Condensed Matter, 1993, v.5, pp.1-8

9. Pusep Yu.A., Milekhin A.H., Toropov A.I. FTIR spectroscopy of longitudinal confined phonone and plaamon- phonon vibrational modes in GaAsn/AlAsm suporlatticea. // Solid- State Eleotrinics, 1994. v.37. nos. 4-6, pp. 613-616

- Ï6 -