การกระเจิงแบบรามานและการเปล่งแสงของแกลเลียมอาร์เซไนด์ถูกเจือด้วยเบริลเลียมในปริมาณสูง

Abstract

การศึกษาวิจัยนี้ได้ทำการปรับแก้สมการการกระเจิงแบบรามานที่เสนอโดย Irmer และคณะ (1997) ให้เข้ากับสเปกตรัมการกระเจิงแบบรามานของแกลเลียมอาร์เซไนด์ที่ถูกเจือด้วยเบริลเลียมในปริมาณสูงที่อุณหภูมิห้อง ผลการปรับแก้สมการให้ข้อมูลของความถี่พลาสมาซึ่งสามารถนำมาคำนวณความเข้มข้นพาหะได้ ความเข้มข้นพาหะที่คำนวณได้ให้ค่าที่สอดคล้องกับความเข้มข้นพาหะที่วัดจากปรากฏการณ์ฮอลล์โดยมีความสัมพันธ์เป็น p[subscript Raman] = (1.03±0.05)p[subscript Hall] จึงมีความเป็นไปได้ที่จะใช้การกระเจิงแบบรามานในการวัดความเข้มข้นพาหะในสารกึ่งตัวนำที่มีการเจือในปริมาณสูง นอกจากนี้ยังได้ทำการปรับแก้สมการความเข้มแสงที่เปล่งจากการเปลี่ยนสถานะแบบอ้อมในสารกึ่งตัวนำที่ถูกเจือโดยปริมาณสูงให้เข้ากับสเปกตรัมการเปล่งแสงของแกลเลียมอาร์เซไนด์ที่ถูกเจือด้วยคาร์บอนในปริมาณสูงที่อุณหภูมิห้อง ผลการปรับแก้สมการพบว่าช่องว่างแถบพลังงานลดลงเมื่อความเข้มข้นพาหะเพิ่มขึ้นโดยมีความสัมพันธ์เป็น ∆Eg=(1.76±0.04eV.cm)x10ˉ⁸p[superscript 1/3] และระดับพลังงานเฟอร์มิลดลงเมื่อความเข้มข้นพาหะเพิ่มขึ้นโดยมีความสัมพันธ์เป็น EF=(7.80±0.38eV.cm2)x10ˉ¹⁵p[superscript 2/3] การทราบค่าระดับพลังงานเฟอร์มิทำให้สามารถคำนวณความเข้มข้นพาหะได้ โดยความเข้มข้นพาหะที่คำนวณได้มีค่าที่สอดคล้องกับความเข้มข้นพาหะที่วัดจากปรากฏการณ์ฮอลล์มีความสัมพันธ์เป็น p[subscript pl] = (1.00±0.06)p[subscript Hall] จึงมีความเป็นไปได้ที่จะใช้การเปล่งแสงในการวัดความเข้มข้นพาหะในสารกึ่งตัวที่มีการเจือในปริมาณสูง สเปกตรัมการเปล่งแสงของแกลเลียมอาร์เซไนด์ที่ถูกเจือด้วยเบริลเลียมในปริมาณสูงที่อุณหภูมิห้องไม่สามารถแปลความได้ในขั้นต้นเนื่องจากผลการแทรกสอดอันเกิดขึ้นที่แผ่นกรองแสงของเครื่องมือที่ใช้ในการทดลองจึงต้องทำการปรับสเปกตรัมให้เรียบด้วยวิธีฟูเรียร์ สเปกตรัมที่ได้ถูกปรับแก้กับสมการที่สมมติให้อิเล็กตรอนเกิดการเปลี่ยนสถานะทางอ้อม พบว่าให้ความสัมพันธ์ที่แตกต่างจากสารกึ่งตัวนำแกลเลียมอาร์เซไนด์ที่ถูกเจือด้วยสารชนิดอื่น โดยผลที่แตกต่างนี้ปัจจุบันไม่สามารถระบุสาเหตุแน่ชัดได้