Absorción Óptica Intrínseca en Aleaciones de Germanio-Silicio

El espectro de absorción óptica intrínseca para el sistema de aleaciones de germanio-silicio se ha medido como función de la temperatura y la composición. En todo el rango de composición, la absorción cerca del umbral (K<100 cm^-1) exhibe una dependencia de la temperatura que es característica de las transiciones electrónicas indirectas asistidas por fonones. No parece haber un componente de absorción independiente de la temperatura atribuible a transiciones asistidas por desorden. Cuando se tiene en cuenta explícitamente la contribución del fonón a la absorción, como en un análisis tipo Macfarlane-Roberts, los datos experimentales proporcionan una temperatura equivalente de fonón que varía desde 27020^ para Ge puro hasta 55050^ para Si puro, con la mayoría de la variación ocurriendo en el medio del rango de composición. La dependencia de composición de la brecha de energía derivada muestra un cambio abrupto en la pendiente alrededor del 15 por ciento atómico de Si. Esto se debe a un cambio de una estructura de banda de conducción tipo Ge (111) a una estructura tipo Si (100). Se observaron transiciones electrónicas directas (10^2 cm^-1<K<10^4 cm^-1) como función de la composición en las aleaciones ricas en Ge. Los datos muestran que el mínimo de banda de conducción 000 se desplaza más rápidamente que los mínimos 111 a medida que se añade Si al Ge. En un intento por explicar la variación observada de la temperatura equivalente del fonón con la composición, se calcularon ciertos modos vibracionales de la red sobre la base de varios modelos simplificados. El que brinda los resultados más realistas enfatiza la presencia de átomos de diferentes masas y algo de orden a corto alcance en la red de la aleación.