半導体の禁制帯幅を決定するための分光法

ZHANG Yong ,  

摘要

半導体の禁制帯幅またはエネルギーギャップを抽出するために利用できる光スペクトル技術は複数存在しますが、それらの多くは以下の3つの方法のいずれかに分類されます:(1)励起子吸収、(2)変調分光、(3)最も広く使用されているタウク図。励起子吸収は多粒子理論に基づいており、物理的に最も明確ですが、結晶品質、試料準備および実験の実施に高い要件があります。タウク図は単一粒子理論に基づき、多電子効果を無視します。変調分光は外部撹乱下における反射および透過の微分スペクトル特性を解析します。経験的に、これら三つの方法から得られるバンドギャップエネルギーは順に Eex > EMS > ETP であり、3つの遷移エネルギーはそれぞれ励起子吸収、変調分光、タウク図から得られます。原理的に、Eg を単電子のバンドギャップとして定義すると、Eg > Eex が期待されるため、Eg > ETP となります。文献では ETP が通常 Eg と解釈されており、これは概念的に問題があります。しかし、多くの場合、励起子吸収ピークの観測が困難であるため、Eg と ETP 間の不整合の問題に気づいていません。この短いレビューは実際の試料の例を使用し、(1)励起子吸収特性が試料および測定条件にどのように依存するかを示し;(2)同時に抽出可能な場合に Eex、EMS、ETP の差異を示し;(3)広く採用されているタウク図が誤解を招く結果をもたらす可能性を実証します。最後に、励起子吸収ピークが観測できない場合、変調分光はタウク図よりも有用で合理的なバンドギャップを得られることを指摘します。

关键词

半導体材料;禁制帯幅;励起子吸収;変調分光;タウク図

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