Анотація до роботи:

Гайдар О.В. Дослідження збуджень електронного газу в кристалах германію методом непружного розсіяння світла. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. – Інститут фізики НАН України, Київ, 2002.

Дисертація присвячена експериментальному дослідженню збуджень вільних носіїв заряду в кристалах германію p-типу (концентрація носіїв 510¹⁵ 7,210¹⁷ см^-3) методом непружного розсіяння світла. Для проведення досліджень була створена оригінальна установка для вимірів спектрів розсіяння випромінювання СО₂-лазера вільними носіями заряду в кристалах.

Виявлено квазіпружне розсіяння світла неекранованими одночастинковими збудженнями вільних носіїв заряду. Слабка поляризаційна залежність інтенсивності розсіяного світла, спостережувана форма спектра та абсолютна величина ефективності розсіяння дозволили ідентифікувати його як розсіяння на флуктуаціях густини повного кутового (квадрупольного) моменту важких дірок. Таким чином, підтверджено існування, передбаченого раніше теоретично, нового типу одночастинкових внутрішньопідзонних збуджень вільних носіїв заряду в кристалах із виродженою валентною зоною.

Встановлено, що в кристалах p-Ge, на відміну від кристалів із простою структурою зон, частота плазмонів зростає при збільшенні концентрації носіїв N не пропорційно , а смуга плазмового розсіяння світла має сильно асиметричну форму. Показано, що зазначені особливості обумовлені наявністю у валентній зоні германію двох підзон (легких та важких дірок) і внеском переходів носіїв між ними в діелектричну проникність кристала.

У направлено деформованих кристалах виявлено та досліджено розсіяння ІЧ-світла, яке пов'язане з переходами носіїв заряду між розщепленими деформацією нижніми валентними підзонами поблизу їх екстремумів. Встановлено, що направлена деформація кристала призводить до зміни частоти плазмових коливань носіїв.

У дисертаційній роботі експериментально досліджені неекрановані одночастинкові та колективні збудження вільних носіїв заряду в p-Ge - кристалах із виродженою валентною зоною.

Основні результати досліджень і висновки:

1. Виявлено квазіпружне розсіяння світла неекранованими одночастинковими збудженнями вільних носіїв заряду. Слабка поляризаційна залежність інтенсивності розсіяного світла, спостережувана форма спектра та абсолютна величина ефективності розсіяння дозволили ідентифікувати його як розсіяння на флуктуаціях густини повного кутового моменту важких дірок. Таким чином, підтверджено існування, передбаченого раніше теоретично, нового типу одночастинкових внутрішньопідзонних збуджень вільних носіїв заряду в кристалах із виродженою валентною зоною.

2. Виявлено особливості плазмових коливань носіїв і розсіяння ними світла в кристалах p-Ge (частота плазмонів зростає при збільшенні концентрації носіїв не пропорційно ; смуга плазмового розсіяння має сильно асиметричну форму). Шляхом співставлення отриманих даних із теоретичними розрахунками показано, що для пояснення виявлених особливостей необхідно враховувати характер будови валентної зони германію, а саме: наявність у ній двох нижніх підзон та внеску електронних переходів між цими підзонами в діелектричну проникність кристала.

3. У направлено деформованих кристалах p-Ge виявлено та досліджено розсіяння інфрачервоного світла при переходах носіїв заряду між розщепленими деформацією нижніми валентними підзонами. Встановлено, що зсув частоти смуги розсіяного світла відносно частоти збуджуючого випромінювання пропорційний величині прикладеного до кристала тиску і визначається енергією розщеплення підзон при k = 0. Ширина смуги має величину близьку до середньої енергії носіїв, а інтегральна ефективність розсіяння не залежить від величини прикладеного тиску і пропорційна концентрації вільних носіїв у кристалі.

4. Показано, що частота колективних (плазмових) коливань газу вільних носіїв заряду в p-Ge змінюється при направленій пружній деформації кристалів.