PDF《！＂#$% 的电子拉曼散射及二级拉曼谱研究 ！》

. , 测试精度为 ! $%& ! ' () 实验结果及分析 分别对原始 *+,-./, 0+,-./ 样片以及 !1 及#1 *+,-./ 样片进行拉曼散射测量, 实验得到的 -./ 一 级拉曼谱如图 ! 所示' 就背散射几何而言, 根据拉 曼散射选择定则, 理论计算得到的谱线 [!!] : *+,-./ 为!" 条((2!

3 (4!

3 *4# ) ;

0+,-./ 为!0 条(52!

3 54!

3 04# ) ;

但实验后所观察到的谱线 *+,-./ 实际只有

0 条, 0+,-./ 有6条(这主要是由于分光计不能够很 精确的分离能量相近的模, 且在背散射几何中实际 观察不到 0+,-./ 的4! 对称峰 [!#] ) ' 由图可看出, 一 些拉曼峰在合适的掺杂浓度及激发光条件下发生了 789: 共振, *+,-./ 中 附近的拉曼峰就是一 个典型的 789: 共振的例子 (由较宽的电子态和离散 的声子态之间的交叠及干涉引起的不对称和扭曲) ' 表!给出了掺 ;

浓度为 5) $%& ( 的0+,-./ 及掺;

浓度为

6 $%& ( 的#1 *+,-./ 在5!*)5 9% 激发光下得到的 >8%89 光谱 (?! 模不具有拉曼 活性) ' 表!-./ 拉曼峰对应的声子模及其简约波矢、 对称性 分支 *+,-./ 0+,-./

5 0A ! @ !)" BC 2! 6= ?! 2! 2! 60* ?! 2! ==5)0 $%& ! ?! DC 4! A6A)5 $%& ! 4# AA0)# $%& ! 4! 4! 4# A=A)A $%& ! 4! 4# A00)* $%& ! B2 ― ?! 2! 0"=)0 $%& ! ― ?! 2! 5" 5!#)5$%& ! ?! D2 ― 4# 4! #00)" $%& ! ― 4# !*6)5 $%& ! 4! #(A)# $%& ! 4# #05)! $%& ! !"#"$%& 电学参数的拉曼特性 利用非接触的拉曼光谱显微法能够测得半导体 内的非均匀自由载流子浓度及迁移率: 通过纵光学 声子与自由载流子的集体运动模式― ― ―BCE/ 模的 光谱行为来提取这两种参数' 理论上 BCE/ 模的线形由下式给出: " @ # (!) F% [& !G "% (!) ] ' (!) 本文采用修正的介电方程 (%,/H7) [!"] "% (!)@"I ! # B & ! # & .#B! ! # D & ! # & .#D! & ! # E ! #

3 . [ ] ! $ , (#) 图!9,-./ 的>8%89 谱!E @ * !$%# G ( "I &! " ) , $ @ %G (&! %) , (() 其中, "I 为高频介电常数;

!D 及!D 分别为 DC 与BC 声子频率;

!E 为等离子体激元频率;

$ 为等离子 体激元的阻尼常数;

#B, #D 分别为 BC 与DC 声子衰 减系数;

%, $, &! 分别为电子电量, 电子密度及电子 有效质量;

% 为电子迁移率' # (!) 由文献 [!"] 给出' 将!E, $, #B 作为拟合参数, 利用理论公式 (!) 对BCE/ 谱峰进行拟合可以导出自由载流子浓度 $ 及迁移率%, 如(() 式' 掺杂浓度不同的 *+,-./ 样品的拉曼光谱 (BCE/ 谱) 如图 # 所示, 图中标出了由拟合数据导出的 $ 及% 值 (根据 -./ 中的载流子冻析效应, 按照 #5J的 离化率由 $ 值计算可知 #1 样片的实际掺杂浓度为 ( = ! (

5 期韩茹等:9,-./ 的电子拉曼散射及二级拉曼谱研究 ()* + , 与设计浓度基本一致) , 由图可看 出-./0 谱随 ! 的增大而展宽, 并向高频方向移动, 当!由1"%2 & !#!2 ()* + 增加到 $"12 & !#!% ()* + 时, -./0 谱峰移动了!2"$()* ! ('32"% ()* ! 移动到'%1"# ()* ! ) , 而对

345670 来说, 较大的电子有效质 量("!

8 !"9 "# ) 使其中等离子体激元频率!/ 相对 较小, 进而使得

345670 中-./0 谱随载流子浓度变 化较小, 由模拟可知, 当!也由 1"%2 & !#!2 ()* + 增 加到 $"12 & !#!% ()* + 时, 其-./0 谱峰只有 的波动 ('33"' ()* ! 移动到 '21"! ()* ! ) , 不到

945670 的!:$, 示于图 +, 图$不同掺杂浓度

945670 的-./0 谱图+不同掺杂浓度

345670 的-./0 谱!"#"$ 在%&' 中的电子拉曼散射 声子拉曼散射能够研究有关材料结构方面的信 息, 而电子拉曼散射能够确定电子能级子带间的电 子跃迁, 两者的根本区别在于声子拉曼散射过程中 电子态不发生变化, 而电子拉曼散射前后电子态发 生了变化, 本文仅关注 !;