Комбинационное рассеяние света на смешанных $LO$-фонон-плазмонных колебаниях в двухмодовых твердых растворах $n$-Al$_{x}$Ga$_{1-x}$As ($x>0.4$)

А. М. Минтаиров, К. Е. Смекалин, В. М. Устинов, В. П. Хвостиков


Аннотация: В спектре комбинационного рассеяния (КР) света непрямозонного $n$-Al$_{x}$Ga$_{1-x}$As ($n=10^{16}{-}5\cdot 10^{18}$ см$^{-3}$, $x=0.5$, 0.86) обнаружены две полосы, обусловленные смешанными $LO$-фонон-плазмонными модами (ФПМ). Исследована зависимость полуширины, положения и интенсивности максимумов полос ФПМ от концентрации свободных электронов и от состава твердого раствора. Получено выражение для интенсивности КР на ФПМ двухмодовых твердых растворов, обусловленной деформационным потенциалом и электрооптическим эффектом. Проведены расчеты спектров КР и получено хорошее согласие с экспериментом. Установлено, что в спектре КР непрямозонного $n$-Al$_{x}$Ga$_{1-x}$As происходит подавление одной из ФПМ вследствие сильного затухания плазмонов $[\gamma=(1.5{-}3.0) \omega_{p}]$ и интерференции вкладов деформационного потенциала и электрооптического эффекта. Показано, что спектры КР на ФПМ могут быть использованы для бесконтактного определения концентрации и подвижности электронов в $n$-Al$_{x}$Ga$_{1-x}$As.