Caracterizacion por fotorreflectancia de películas epitaxiales cuaternarias Ga1-xInxAsySb1-y

Abstract

Three Ga1¡xInxAsySb1¡y epitaxial thin films samples: x = 0:16; y = 0:11, x = 0:17; y = 0:14 and x = 0:17; y = 0:18, respectively, were studied by means of photoreflectance (PR) technique in order to determine the fundamental band-gap E0 at temperature ranging from 12 to 250K. The samples were grown by liquid phase epitaxy (LPE) on GaSb : Te (100) substrates. The PR spectra allow identify a high quality quaternary thin films. These spectra are well-described by a single third derivate lorentzian form (TDLF) related to a 3DM0 critical point with a low broadening parameter (6¡8meV ). For the Ga0:83In0:17As0:14Sb0:86 sample, the PR spectra shows two lineshapes at low temperatures which disappear at increasing temperature. This behavior is explained by the degeneration of valence band induced by internal strain due to lattice deffects. The temperature dependence of band-gap energy were fitted to Varshni, Vi˜na and Manoogian- Wolley (M-W) expressions founding, at low temperatures, a best fitting with Vi˜na and M-W models. Finally, from the temperature dependence of broadening parameter, we found a phonon temperature closed to mixed-mode GaSb+InAs LO phonon frequencies measured to GaInAsSb/GaSb by Raman spectroscopy. These values agree to phonon temperatures obtained by Vi˜na and M-W models.

Por medio de la técnica de fotorreflectancia (FR) en el infrarrojo cercano y medio, se estudi´o la transición fundamental E0 de tres series de pelíıculas epitaxiales de Ga1-x Inx Asy Sb1-y con las siguientes estequiometrias: x = 0:16; y = 0:11, x = 0:17; y = 0:14 y x = 0:17; y = 0:18; en el rango de temperaturas de 12K · T · 250K. Las muestras fueron fabricadas por medio de la técnica de epitaxia en fase líquida sobre sustratos de GaSb : Te (100). Por la forma de los espectros de FR, se encuentra que los muestras bajo estudio presentan una alta calidad cristalina. Así mismo, para la mayoría de las temperaturas, los espectros experimentales pudieron ser descritos por medio de una forma línea de tercera derivada de la función dieléctrica (TDLF), que ajustada con el modelo de Aspnes para un punto crítico 3DM0, permitieron encontrar los valores de los parámetros E0, energía de la transición fundamental, y ¡, parámetro fenomenológico de ensanchamiento. Por otra parte, las mediciones a baja temperatura de la película Ga0:83In0:17As0:14Sb0:86 presentan dos contribuciones predominantes, encontrándose que conforme aumenta la temperatura la oscilación de alta energía desaparece. Suponemos que este comportamiento es debido al degeneramiento de la banda de valencia como consecuencia de tensiones inducidas en el material por defectos estructurales. Se analizan las dependencias con la temperatura de la energía de la transición fundamental con los modelos de: Varshni, Viña y Manoogian-Wolley (M-W); encontr´andose a baja temperatura una mejor descripci´on con estos dos últimos modelos. Para la dependencia del parámetro de ensanchamiento con la temperatura se encuentra una temperatura asociada al fonón promedio participante cercana a los modos vibracionales asociados al modo mixto GaSb+InAs LO del GaInAsSb/GaSb medidos por Raman, los cuales se corresponden a sus homólogos de las expresiones para E0(T) de los modelos de Viña y M-W.