INTERACTION OF PHONONS WITH POINT DEFECTS
INTERACTION OF PHONONS WITH STRESS-SPLIT ACCEPTOR STATES IN Ge AND Si

Résumé
On a étudié la propagation des « pulses de chaleur » dans le Si-p et le Ge-p, en fonction de contraintes uniaxiales (jusqu'à 1 × 10⁹ dynes cm^-2) et de la température des pulses. On a obtenu des expressions pour les taux de diffusion des phonons par les processus importants, associés à la séparation des états des accepteurs par les contraintes. Ces taux ont été obtenus pour l'absorption par résonance (pour les phonons ayant des énergies proches de l'énergie de séparation) ainsi que pour quelques processus du second ordre. En plus, on a évalué la diffusion des phonons par les impuretés isotopiques, en utilisant le formalisme de Rayleigh. Le taux de diffusion totale calculé, est en bon accord avec les amplitudes des phonons, mesurées en fonction des contraintes. Une mise en accord des résultats expérimentaux et calculés fournit deux groupes de valeurs des constantes du potentiel de déformation ; un groupe pour le cas « statique » (a* q >^≈ 1) et le deuxième groupe pour le cas « dynamique » (a* q << 1) (a* est le rayon effectif de Bohr pour l'impureté ; q est le nombre d'onde de la composante d'onde considérée). Cette observation résout le conflit apparent entre les valeurs de ces constantes, obtenues par des études différentes dans le régime statique (e. g., piézoréflexion) et dans le régime dynamique (conductibilité thermique). Il faut souligner le fait que la méthode des « pulses de chaleur » convient particulièrement bien à l'étude de ces différences, car les constantes pour les deux régimes s'obtiennent à partir de la même expérience.

Abstract
Heat pulse propagation has been studied in p-type silicon and p-type germanium as a function of uniaxial stress (up to 10⁹ dynes cm^-2), and of pulse temperature. The important phonon scattering rates due to stress-split acceptor states were derived. The rates were obtained for resonance absorption (for phonons with energies close to the splitting energy), and for several second order processes. In addition, Rayleigh scattering of phonons by isotopic impurities has been evaluated. The total, calculated scattering rate agrees well with the observed stress dependence of the heat pulse amplitudes. A fit of the experimental results to the calculated ones yields two distinct sets of values for the « static » (a* q >≈ 1) and « dynamic » (a* q << 1) deformation potential constants (a* is the effective Bohr radius of the impurity ; q is the wave number of the relevant wave component). This observation resolves the apparent conflict in previously reported values of these constants, obtained from separate studies in the static (e. g., piezoreflectance) and dynamic (thermal conductivity) regimes. It should be emphasized that the heat pulse study is particularly well suited for investigating these differences, because the constants for the two regimes are derived within the framework of the same experiment.