Влияние температуры на спектры рамановского рассеяния нелегированного и легированного теллуром монокристаллического GaAs

Аннотация: Методом рамановской спектроскопии исследованы полуизолирующий монокристалл i‑GaAs (100) и легированный теллуром n‑GaAs<Те> (100) (n = 1.89 × 10¹⁸ см^–3, μ = 2425 см²/(В·с), ρ = 1.36 × 10^–3 Ом·см) в диапазоне температур от –47 до 100 °C. Показано, что в i‑GaAs температурный сдвиг частоты LO‑фонона от 297.8 см^–1 при 273 K до 295.7 см^–1 при 373 K хорошо описывается моделью Балканского с учётом ангармонических трёх- и четырёхфононных процессов и теплового расширения (dw/dT = –0.022 см^–1/K). В легированном n‑GaAs наблюдается уширенный пик TO + L– (суперпозиция поперечной оптической моды и нижней ветви связанной продольной фонон-плазмонной моды) и LO‑мода обеднённого слоя. Впервые проведён раздельный анализ температурной зависимости ширин линий TO- и LO-мод легированного GaAs: отношение FWHM_TO /FWHM_LO возрастает от 1.4 при 227 K до 2.1 при 374 K вследствие различия каналов ангармонического распада и вклада рассеяния на примесях. Отношение интегральных интенсивностей S(LO)/S(TO) ≈ 0.16 не зависит от температуры, что подтверждает температурную инвариантность элементов рамановского тензора. Показано, что факторизованная диэлектрическая модель Кухарского с раздельными параметрами затухания γ_TO ≠ γ_LO обеспечивает наилучшее описание экспериментальных данных.

Ключевые слова: рамановская спектроскопия, арсенид галлия, плазмоны, комбинационное рассеяние света, лазерное воздействие.