Диссертация (1149550), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Вместе с тем, отмечено,что частотный сдвиг линии симметрии А(ТО) значительно превосходитзначение, предписываемое учетом упругих деформаций. В данной работеэтот факт не нашел содержательного объяснения. Изучение мод СР,локализованных в слоях GaN, было продолжено в работе [50], в которойчастотный сдвиг линий, соответствующих модам симметрии E1(TO) и E2,локализованным в слое GaN, был использован для определения величиныупругих деформаций. Как и в работе [70], было подтверждено, чтонаблюдаемый частотный сдвиг линии, соответствующей моде A1(TO), многобольше значения, диктуемого влиянием упругих деформаций.В работе [43] были исследованы КР-спектры СР GaN/AlN со слоями из21 и 17 монослоев, соответственно. Поляризационные измерения в обратномрассеянии с вращением образца относительно направления лазера позволилиобнаружить полярные моды, чувствительные кнаправлению волновоговектора.
Установлено, что спектральные линии, соответствующие модамE(TO) и A(LO) и наблюдаемые при волновом векторе перпендикулярноминтерфейсам, при вращении волнового вектора заметно сдвигаются, и приволновомвекторепараллельноминтерфейсудостигаютположений,предсказанных в работе [70] для интерфейсных мод.В работе [49] исследовались КР-спектры СР GaN/AlN с различнымсоотношением толщин слоев. Обнаружено, что частотное положение линиисимметрии А1(ТО) заметно меняется при вариации отношения толщин слоев.Предложена интерпретация этого эффекта, основанная на расчетах динамикирешетки с использованием модели жестких ионов [67].КР-спектры равнопериодных СР GaN/AlN и GaN/AlGaN исследовалисьв работе [67]. Было показано, что положение наблюдаемых в этих спектрах27линий E1(TO), A1(LO) и E2 соответствует частотам соответствующих фононовв объемных материалах, слегка сдвинутым под действием упругихдеформаций.
В то же время, линии A1(TO) и E1(LO) располагаются внутриширокого частотного интервала между значениями частот соответствующихфононоввобъемныхматериалах.Положениеэтихлинийвесьмачувствительно как к отношению толщин слоев, так и к значению полногопериода СР. Высказана гипотеза о том, что аномальное поведение модA1(TO) и E1(LO) связано с их делокализованным характером. Схожиерезультаты были получены и в работе [44], где в поляризационных КРспектрахСРGaN/AlNсотношениемтолщинслоевdAlN/dGaN~0.3идентифицированы линии симметрии E1(TO), A1(LO), E2, E1(LO) и A1(TO).Изучена зависимость положения этих линий от упругих деформаций.Показано, что учет упругих деформаций позволяет удовлетворительноописать сдвиг линий E1(TO), A1(LO), E2, но не может объяснить положениялинийE1(LO)иA1(TO).Былавысказанаподдержкагипотезыоделокализованном характере этих мод.Помересовершенствованиятехнологииростагетероструктурпоявилась возможность изучения свойств СР с очень коротким периодом.Так в работе [62] были изучены КР-спектры серии равнопериодных СРGaN/AlN с общим периодом от 4 до 14 монослоев.
В геометрии обратногорассеяния в области LO-фононов были обнаружены группы линийсимметрии A1(LO). Показано, что число таких линий и их частотноеположение находятся в удовлетворительном соответствии с предсказаниямитеории, основанной на идее сложения фононных ветвей. Появление этихлиний связано с существованием конфайментных мод, представляющихсобой стоячие волны, локализованные в отдельных слоях СР.282.2 Описание установки и экспериментальной методики регистрацииспектров комбинационного рассеяния света.Спектры КРС были зарегистрированы в геометрии обратного рассеянияна приборе Т64000 (Horiba Jobin Yvon).
В данном приборе имеются 3монохроматора, что позволяет осуществлять съемку спектра в трехпринципиально разных режимах:1)режим одинарного монохроматора. В таком режиме для разложениясвета задействован 1 монохроматор, упруго рассеянное излучениеподавляетсязасчетрэлеевскогоголографическогофильтра.Достоинством данного метода является простота системы вкупе снеплохим разрешением.
Явным недостатком такого метода являетсянеобходимость использования соответствующего фильтра для длиныволнывозбужденияспектраКРС.Крометого,использованиерэлеевского фильтра позволяет регистрировать спектры лишь с 50 см -1для edge-фильтров (только стоксову компонетну) либо с примерно 100см-1 для notch-фильтров (стоксову и антистоксову компоненты)[71, 72].Альтернативой данным фильтрам является использование рэлеевскихфильтров на базе объемных брэгговских решеток (Volume BraggGratings), позволяющих существенно ближе подобраться к длине волнывозбуждающего излучения.
Однако на данный момент они могут бытьпроизедены лишь для ряда длин волн и имеют достаточно высокуюстоимость.2)режим тройного монохроматора с сложением дисперсии. В данномрежиметримонохроматорапоследовательнораскладываютэлектромагнитное излучение. В таком режиме достигается разрешение0.15 см-1 на длине волны 600 нм с использованием дифракционнойрешетки 1800 шт/мм.
Есть независимость от длины волны возбужденияспектра КРС и возможность регистрации как стокосовой, так иантистокосовой компоненты. Недостатком такого подхода является29усложнение системы, необходимость контроля температуры воздуха иуменьшениесветосилыприбора.Последниеприводиткпродолжительным временам накопления особенно в случае слабыхсигналов.3)режим тройного монохоматора с вычитанием дисперсии. В такомрежиме первые два монохроматора работают в режиме вычитания какфильтр, позволяя отсечь упруго рассеянное излучение. При этом так жекак и в случае 2 остается возможность регистрации как стоксовой, так иантистоксовой компонент.
Регистрация в таком режиме спектра КРСвозможна уже начиная с 3 см-1. За счет того, что в разложениирассеянного электромагнитного излучения фактически участвует толькопоследний монохроматор, а первые два действуют как фильтр,разрешение достигается хуже чем в режиме с сложением дисперсиипримерно в 3 раза, но в тоже время больше рассеянного света приходитна детектор. Это позволяет использовать с успехом данный режим в томслучае когда требуется регистрация спектров в том числе и внизкочастотной области при приемлемом разрешении.
Оптическаясхема Т64000 для случая режима сложения представлена на рисунок 2.1.Для съемки спектров исследуемых образцов в данной работе былиспользован режим тройного монохроматора с вычитанием дисперсии сдифракционной решеткой 1800 шт/мм. Это позволило регистрировать какобластьоптическихгетероструктурах.такиакустическихфононоввслоистыхДля возможностей разделения фононов по типусимметрии дополнительно устанавливались линейный поляризатор дляпадающего на образец лазерного излучения и линейный поляризаторанализатор для рассеянного света в параллельных направлениях поляризацийи в скрещенных.Для возбуждения спектров КРС использовалась мода 514,5 нм Ar+ лазерафирмы Melles Griot.
Мощность под 50х (числовая апертура 0.5) объективомустанавливалась2мВт.Регистрацияспектровосуществляласьпри30комнатной температуре (Т=300 К) с помощью многоканального детектораSynapse (Horiba Jobin Yvon) с матрицей типа прибора с зарядовой связью(1024х256 пикселей, размер пикселя 26х26 мкм) и охлаждением элементомПельтье до -70 градусов Цельсия.Рисунок 2.1 - Оптическая схема основных элементов прибора Т64000 врежиме тройного монохроматора с вычитанием дисперсии.
На схемеиспользованы следующие сокращения: «Вх. щель» – входная щель, «З» –зеркало, «Диф. реш.» – дифракционная решетка, «Пром. щель» промежуточная щель, «Вых. щель» - выходная щель. Пунктиром отмеченаобласть предмонохроматора, который осуществляет фильтрацию рэлеевскогорассеяния.Пример поляризованных спектров КРС, снятых по описанной вышеметодике, представлен на рисунке 2.2.
Изучаемый образец представлял собойСР GaN/AlN с равными толщинами слоев и общим периодом 3 нм,подробности роста которой представлены в работе [62],31A1(TO)(SL)567.5LA92_x(zz)xИнтенсивность, отн. ед.x10_x(zz)xE1(TO)E1(TO)GaN(SL)588_x(yz)xTA48AlN(SL)_x(yz)x642E1(TO)E2(high)AlN(buf)* 664GaN(SL)A1(TO)E2(low) GaN(SL)152E2(low)_x(yy)xAlN(SL)249AlN(SL)E2(high)_x(yy)x*E2(high)_z(xx)z_z(xx)zGaN(SL)587.5E2(high)GaN(SL)_z(yx)z__z(yx)z0100 200 300 400 500Волновое число, см(а)E2(high)(SL)-1300400AlN(buf)E2(high)AlN(SL)630*E2(high)AlN(buf)647E2(high)AlN(SL)* E2(high)AlN(buf)500600700Волновое число, см(б)-132853_x(zz)xИнтенсивность, отн. ед.x3845790 819762E1(LO)AlN(buf)*_x(yz)xx12*845816x6787_x(yy)x*780 804_z(xx)z 757865834A1(LO)AlN(buf)* 886_z(yx)z700 750 800 850 900 950Волновое число, см-1(в)Рисунок 2.2 - Поляризованные спектры КРС для СР с периодом 3 нм иравнойтолщинойслоев,снятыеприкомнатнойтемпературесиспользованием моды 514 нм аргонового лазера в трех диапазонах: а – 10-550см-1, б – 300-750 см-1, в – 650-950 см-1.33Как видно спектр данной СР не является простой суммой спектров КРСобъемных материалов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
