Ramanská spektroskopie silně legovaného Si a slitin SiGe

Bc. Miloslav Havelka

Master's thesis

Raman spectroscopy of heavily doped Si and SiGE alloys

Anotácia:

Hlavním cílem této práce bylo pořídit a analyzovat ramanská spektra silně legovaného křemíku s koncentracemi od 1018 cm-3 od 1019 cm-3. Ve spektrech pozorujeme dominantní fononový pás v blízkosti 520 cm-1, která je překrytý širokou luminiscenční strukturou. U vzorků s vysokou koncentrací lze fononový pás dobře proložit symetrickým Voigtovým profilem, u vzorků s vysokou koncentrací asymetrickým Fanovým profilem. Příčinou asymetrie pásu je interakce fononu s intervalenčním elektronovým kontinuem. Luminiscenční struktura je dobře popsána součtem Gaussových profilů. Spektra byla měřena při teplotách od pokojové teploty po teplotu kapalného dusíku. V práci sledujeme vývoj hodnot parametrů modelových závislostí s měnící se teplotou.

Abstract:

The main goal of this thesis is to investigate Raman spectra of heavily doped silicon, covering the dopant concentration from 1018 cm-3 to 1019 cm-3. We have observed a dominant Raman-active phonon peak close to the wavenumber of 520 cm-1, superposed on a broad luminescence structrure. The phonon peak is fitted well by the composite Lorentz-Gauss (Voigt) profile in spectra of samples with lighter doping. In the spectra of samples of the highest free hole concentration, we observe a pronounced asymmetry described well by Fano profile. This effect is caused by the coupling of the lattice vibration line with the continuum of electronic transitions. The luminiscence structure is reproduced fairly well by a sum of Gaussian profiles. We have covered the range from liquid nitrogen to room temperature, and specified the temperature evolution of relevant model parameters.

Kľúčové slová

křemík, ramanská spektroskopie, rozptyl, fonon, disperzní relace, Fanova interference, luminiscence, Michelsonův interferometr, silicon, Raman spectroscopy, scattering, phonon, dispersion, Fano interference, Michelson interferometr

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 25. 5. 2009

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 12. 6. 2009
• Vedúci: prof. RNDr. Josef Humlíček, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / odbor:
Physics / Condensed Matter Physics