Numéro
J. Phys. Colloques
Volume 29, Numéro C4, Novembre 1968
COLLOQUE INTERNATIONAL SUR LES COMPOSÉS IV-VI
Page(s) C4-95 - C4-98
DOI http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1968413
COLLOQUE INTERNATIONAL SUR LES COMPOSÉS IV-VI

J. Phys. Colloques 29 (1968) C4-95-C4-98

DOI: 10.1051/jphyscol:1968413

ELECTROREFLECTANCE OF IV-VI COMPOUNDS

B. O. SERAPHIN

Michelson Laboratory, China Lake, California 93555


Résumé
La modulation par un champ électrique exagère considérablement la structure de la réflectance d'un solide. Outre une plus grande sensibilité, le fait que le paramètre de modulation détruise les symétries, donne, sur ces symétries, des renseignements utiles pour l'identification des points critiques. Les transitions interbandes, les excitations excitoniques, et les interactions entre les porteurs et le réseau peuvent, en principe, être évaluées pour ce qui est de leurs contributions relatives au processus de l'absorption optique. Jusqu'ici, peu de mesures d'électroréflectance ont été faites sur les composés IV-VI. Comme pour tous les autres matériaux, la structure existant dans les mesures optiques statiques se trouve renforcée. On trouve aussi une structure nouvelle qui ne se relie pas à des transitions observées auparavant. Certaines propriétés caractéristiques des IV-VI rendent les mesures et l'interprétation des spectres d'électroréflectance difficiles. Une forte concentration de porteurs de charge amène la compression des régions de charge d'espace qui sont plus petites que la profondeur de pénétration de la lumière réfléchie. Il faut ainsi modifier l'analyse. La forte constante diélectrique déforme la forme de l'onde par l'intermédiaire de retards de phase entre la modulation et la réponse. Les électrolytes faibles non-aqueux nécessaires pour l'infrarouge, en présence de substrats solubles ajoutent des effets parasites de charge d'espace. Tous ces facteurs compliquent l'interprétation qualitative du profil des raies. Au moment présent une analyse de points critiques ne peut être qu'un essai ; cependant, on peut relier certains résultats expérimentaux aux calculs de structure de bande existants. En général, il y a accord. Certains aspects des résultats expérimentaux suggèrent que l'électroréflectance dans les composés IV-VI comme SnTe n'est pas un phénomène dû aux points critiques. Les spectres de la série des cristaux mixtes PbxSn1-xTe changent de façon très nette d'un bout à l'autre de l'échelle des concentrations. Bien qu'elle renforce encore la structure observée par les méthodes optiques statiques, il est possible que l'électroréflectance offre des possibilités limitées, quant aux phénomènes dus aux points critiques, dans des matériaux dégénérés.


Abstract
Electric-field modulation considerably enhances structure in the reflectance of a solid. In addition to the greater sensitivity, the symmetry-breaking effect of the modulation parameter provides symmetry information useful in the identification of critical points. Interband transitions, excitonic excitations and interactions between carriers and lattice can, in principle, be evaluated in their relative contributions to the optical absorption process. The present status of theory and experiment is briefly reviewed in this respect. So far few electroreflectance measurements have been performed on IV-VI compounds. As for all other materials the existing structure in static optical measurements is enhanced. Some new structure does not relate to formerly observed transitions. Properties characteristic for IV-VI compounds make measurements and interpretation of their electroreflectance spectra difficult. A high-carrier concentration results in compressed space-charge layers which are smaller than the penetration depth of the reflected light. This requires a modified analysis. A large dielectric constant distorts the waveform through phase-lags between modulation and response. Weak nonaqueous electrolytes required in the infrared and in the presence of soluble substrates add parasitary space-charge effects. All these factors complicate quantitative line-shape discussions. At present, a critical-point analysis can only be tentative ; however, some of the experimental results can be correlated to existing band-structure calculations and, in general, support their claims. Some features of the experimental results suggest that electroreflectance in degenerate IV-VI compounds, such as SnTe, is not a critical-point phenomenon. Spectra of the mixed-crystal series PbxSn1-xTe change from one type at one end to a markedly different type at the other. Although still enhancing the structure of static optical techniques, electroreflectance is probably restricted as a critical-point phenomenon in these degenerate materials.