28108 spektroskopia038

76

0,003 cm^-1. Jako źródła światła w spektrometrach Fouriera stosowane są globary, lampy halogenowe, rtęciowe, argonowe orazksenonowe. Płytki światłodzielące są wykonywane z BaF₂, KBr, Ge/KBr, mylaru i kwarcu. Detektory są wykonywane z domieszkowanego Ge, HgCdTe, InSb i zazwyczaj chłodzone do temperatury ciekłego azotu lub helu. Stosowane są także detektory pyroelektryczne, fotodiody germanowe i krzemowe oraz chłodzone ciekłym helem bolometry.

Odpompowanie układu pomiarowego pozwala wyeliminowyć obecność silnie absorbujących gazów, a zwłaszcza pary wodnej, które w zakresie podczerwieni bardzo utrudniają otrzymywanie wiarygodnych widm optycznych badanego materiału.

Wprawdzie preferowana jest optyka zwierciadlana, jednak w zakresie podczerwieni stosowane są też soczewki wykonane z polietylenu.

Spektrometry fourierowskie znajdują zastosowanie do precyzyjnych pomiarów i badania subtelnych zjawisk zachodzących w szerokim zakresie spektralnym, ale przede wszystkim w dalekiej podczerwieni.

Na przykład, energie płytkich domieszek w krzemie można za pomocą FTIR określić z bardzo dużą dokładnoścą. Rysunek 40 przedstawia widmo absorpcji krzemu domieszkowanego fosforem. Po-

liczba falowa [cm"¹]

260    280    300    320    32,0    360

30    32    32,    36    38    2,0    A 2    2,2.

Q    Energia fotonów [meV]

2p,

²P₀

Pasmo przewodnictwa

1s

2p,(2T^2T₂l

2p₀(A₁₊E*T₂)

1s(E)

1s(T₂)

1s(A i )

b

Rys. 40. Zależność współczynnika obsorpq'i od energii fotonów dla krzemu domieszkowanego fosforem o koncetraq’i n w l,2-10¹⁴cm^-3 (a). Schemat przejść energetycznych możliwych w krzemie domieszkowanym atomami V grupy układu okresowego (b), [21]

Rys. 41. Zależność współczynnika absorpcji od energii fotonów dla arsenku galu domieszkowanego krzemem w temperaturze 6 K [22]

miary przeprowadzono w temperaturze ciekłego helu. W zakresie energii 32 — 45 meV obserwujemy szereg wąskich linii, które są związane z przejściami dipolowymi ze stanu ls do wzbudzonych stanów p, tj. przejść Lymana ls-*2p, 3p ... .

Rozszczepienie stanów p wynika z tego, że masa efektywna nie jest w tym przypadku skalarna, lecz jest tensorem.

Widmo absorpcji silnie domieszkowanego krzemem arsenku galu ilustruje rys. 41. Większość atomów krzemu w takim materiale typu n uważa się za substytuty galu Si(Ga). Silne ostre linie {ń w 0,4 cm^-1) dla 384, 379 i 373 cm^-1 są związane ze stanami izotopów krzemu ²⁸Si(Ga), ²⁹Si(Ga), ³⁰Si(Ga). Linia przy energii 399 cm^-1 pochodzi od ²⁸Si(As). Linia przy 393 cm"¹ pochodzi od dwukrotnie zdegenerowane-go modu poprzecznego pary najbliższych sąsiadów donor-akceptor ²⁸Si(Ga)—²⁸Ga(As). W zakresie 367 — 369 cm^-1 występuje absorpcja związana z dwoma kompleksami krzemowymi. Nie są one dokładnie poznane, chociaż Si—Y odpowiada prawdopodobnie kompleksowi Si(Ga) — V(Ga). Zastosowanie spektroskopii fourierowskiej do badania drgań sieci ilustruje rys. 42. Bardzo bogate widmo fononowe zostało