Infrared Spectroscopic Investigations on II-VI Semi-Magnetic Semiconductors

(with 53 Figures)

Autor(en): Agarwal, Kapil Chandra Karlsruhe, 01. Februar 2006 Seiten: 164 Auflage: 1 Sprache: EN ISBN-10: 3865377963 ISBN-13: 9783865377968 Zugeordnete Fachbereiche: Physik Bezugsmöglichkeiten Print Version 23,00 € 21,85 € In den Warenkorb eBook (1246.9 kB) 23,00 € In den Warenkorb

Kurzbeschreibung

English summary

(Zn,Mn)Se belongs to the group of II-VI semi-magnetic semiconductors. The giant Zeeman splitting of band edges makes it a suitable candidate for utilizing it in spin-based optoelectronic devices. For its full utilization, it is vitally important to have a solid knowledge about the fundamental material properties like the conduction band-edge mass, the conduction band dispersion, the doping possibilities and how these properties are influenced by the incorporation of Mn. The vibrational spectra of (Zn,Mn)Se alloys are also of special interest in view of the fundamental aspects of lattice vibrations.

In the present work, unpolarized reflection measurements in the infrared spectral range are employed in combination with electrical Hall effect measurements to investigate the phonon and free-charge-carrier properties of (Zn,Mn)Se as a function of Mn content and free-electron concentration.

Our results indicate that the electron effective mass in (Zn,Mn)Se is lower than that for ZnSe. Magneto-optic generalized ellipsometric measurements carried out in collaboration with the workgroup of Prof. Dr. M. Schubert confirmed this lowering of the electron effective mass.

We found an intermediate-mode behavior for the optical phonon modes in (Zn,Mn)Se. In addition to the known ZnSe-like and MnSe-like phonon resonances a “weak-mode” feature is found below the MnSe-like phonon band.

The shape of the reststrahlen band is found to change significantly with layer thickness. This is discussed in detail for pure ZnSe epilayers.


--------------------------------------------German summary
(Zn,Mn)Se gehört zur Gruppe der semimagnetischen II-VI-Halbleiter. Das Giant-Zeeman-Splitting der Bandkanten macht es zu einem geeigneten Kandidaten für die Verwendung in spin-basierten optoelektronischen Bauelementen. Eine genaue Kenntnis der grundlegenden Materialeigenschaften, wie zum Beispiel der Leitungsbandkantenmasse, der Leitungsbanddispersion, der Dotierbarkeit und der Beeinflussung dieser Eigenschaften durch den Einbau von Mn, ist für die Anwendung von großer Bedeutung. Schwingungsspektren von (Zn,Mn)Se-Legierungen sind ebenfalls von besonderem Interesse für die fundamentalen Aspekte der Gitteroszillationen.

In dieser Arbeit wurden unpolarisierte Reflexionsmessungen im infraroten Spektrum in Kombination mit elektrischen Hall-Effekt-Messungen verwendet, um die Eigenschaften der Phononen und der freien Ladungsträger von (Zn,Mn)Se als Funktion des Mangangehaltes und der freien Elektronenkonzentration zu untersuchen.

Unsere Ergebnisse deuten an, dass die elektronische effektive Masse in (Zn,Mn)Se geringer ist als für ZnSe. Verallgemeinerte magneto-optische ellipsometrische Messungen, die in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. M. Schubert ausgeführt wurden, bestätigten diese Absenkung der elektronischen effektiven Masse.

Wir fanden ein intermediate-mode-Verhalten für die optischen Phononenmoden in (Zn,Mn)Se. Zusätzlich zu den bekannten ZnSe-ähnlichen und MnSe-ähnlichen Phononresonanzen wurde eine “weak-mode”-Struktur unterhalb des MnSe-ähnlichen Phononenbandes gefunden.

Die Form der Reststrahlbande veränderte sich signifikant mit der Schichtdicke. Dies wird im Detail für reine ZnSe-Epitaxieschichten diskutiert.