ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Поверхностные состояния и отражение света от полупроводников из "Отражение света " Теория связи оптических постоянных твердых тел с их структурой в объеме, в отличие от соответствующей теории для жидкостей, разработана достаточно хорошо и освещена в ряде монографий [69], поэтому здесь рассматриваются только специальные вопросы, связанные со структурой поверхности. [c.215] Вопросу о поверхностных уровнях, соответствующ,их им поверхностных зонах, поверхностных возбуждениях и их перемещ,ениях посвящ,ена большая литература. Рассматривается не только возникновение особых поверхностных экситонов, но и влияние границ на поведение объемных экситонов. Не входя здесь в подробности этих теорий, подчеркнем лишь большое разнообразие возможных состояний. Глубина слоя, в котором должны наблюдаться эти явления, зависит от типа состояния ). [c.216] Конкретных соображений или экспериментальных данных о глубине слоя, в котором располагаются поверхностные состояния, мало. Обычно дается оценка порядка 5 слоев решетки [72], однако в работе [76] из обш,их теоретических соображений глубина области поверхностных состояний оценивается примерно в 50 элементарных ячеек это, вероятно, верхний предел. [c.216] В качестве примера приведем схематический, но наглядный расчет [78], сделанный для уровней Тамма в полупроводниках. [c.217] Видимо, можно предполагать, что сущ,ественно особая угловая зависимость отражения при наличии поверхностных состояний для волн разной поляризации имеет место независимо от деталей расчета или конкретных исходных предположений, и есть общ,ий важный отличительный критерий существования поверхностных эффектов. [c.218] В работе [82] показана возможность исследования областей гетеропереходов, функции распределения носи-гелей и т. п., и дана теорий эффектов. [c.219] Подобным методом контролировалась также чистота поверхности 1п5Ь [83, 84] существование поверхностного слоя доказано также для кристаллов ОаАз, Сс15е [85, 86]. Из этих примеров видно, насколько обширны возможности применения отражения к исследованию полупроводников. [c.219] Отметим работу [90], в которой было показано появление на поверхности свободных электронов в зоне проводимости с ростом температуры. Вследствие этого отражение в весьма широком спектральном интервале возрастает (на 20—40%) линейно без изменения профиля кривой, т. е. неселективно. Для согласования теории с опытом приходится предположить, что параметры этих электронов поверхностного происхождения отличаются от параметров тех, которые поставляются примесями легирования и загрязнения. Влияние поверхностных состояний может сказаться и в том, что поляризуемость поверхностного слоя может стать гиротропной (см. гл. 5, ссылка [5]) хотя гиротропия и не вносит большого вклада в отражение, это все же следует иметь в виду. [c.219] Показано, что наличие поверхностных экситонов приводит к зависимости п, % от поляризации (как и все поверхностные эффекты). Оно приводит также к уменьшению отражения света, особенно вблизи частот поверхностных экситонов, где должен быть минимум отражения (см. 34). По-видимому, спектроскопическое их обнаружение более или менее легко там, где поглощение объемными экситонами слабо. [c.220] если время жизни поверхностного экситона велико (практически оно определяется только радиационными процессами), то отражение происходит без поглощения фотона (может иметь место лишь когерентная резонансная флуоресценция, для которой справедлива теорема погашения и имеет место правильное отражение, и когерентное рассеяние). [c.220] При меньшем времени жизни (вследствие, например, взаимодействия с фононами) при отражении возникают некоторые смещенные частоты. Подробнее вопрос исследовался в работе [91]. [c.220] Влияние поверхностных экситонов на отражение было показано экспериментально [92] для кристалла антрацена, свойства которого в объеме хорошо изучены. Наиболее четко эффект наблюдался на чистых поверхностях кристаллов, выращенных в вакууме. Авторы пользовались формулой, предложенной Сугаковым (см. гл. 5, [29]) для нормального падения. [c.220] Поправки велики лишь в области вблизи (Орез.пов. [c.220] На рис. 74 показаны результаты экспериментов ). [c.220] Экситонные эффекты в отражении наблюдались также на эпитаксиальных слоях ОаАз [94] здесь также предполагаются продольные и поперечные поверхностные экситоны. [c.222] Вопрос о влиянии на отражение, экситон-фононных взаимодействий для сильно поглощающих молекулярных кристаллов типа кристаллов красителей (/ 60—80%) рассмотрен теоретически [95, 96] и экспериментально в [97, 98] согласие с опытом удовлетворительное (о влиянии экситон-фононных взаимодействий см. также в работе [99]). [c.222] Отражение света с учетом влияния эффектов пространственной дисперсии у поверхности, иных, нежели в объеме, и поверхностных экситон-фотонных мод — поляритонов— проанализировано в работе [100]. Показано, что существенно влияют не более чем 1—2 первые слоя решетки. Однако удобных для экспериментальной проверки результатов не дано по оценке авторов эффект должен быть очень малым, если обменные и экситонные эффекты отсутствуют. В полном внутреннем отражении наблюдались некоторые эффекты поверхностных поляритонов [100 а] (см. также ссылку [10] в гл. 3). [c.222] Вернуться к основной статье