单斜 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 单晶中的各向异性、声子模与自由电荷载流子参数
材料科学
2017-03-14 v1
摘要
我们推导了一种介电函数张量模型方法，以呈现具有多个非耦合红外与远红外活性模的单斜和三斜对称材料的光学响应。我们将该模型方法应用于单斜 -GaO 单晶样品。通过广义光谱椭偏术在红外与远红外光谱区域研究了从块体晶体上以不同角度切下的表面 (010) 与 (01)。我们利用逐点数据反演方法匹配大量实验数据集，确定了 4 个独立的 -GaO 笛卡尔介电函数张量元素的频率依赖关系。通过将我们的单斜模型与获得的 4 个介电函数张量分量相匹配，我们确定了所有具有 和 对称性的红外与远红外活性横向光学声子模，及其在单斜晶格中的本征矢量。我们发现模型结果与密度泛函理论计算结果高度吻合。我们推导并讨论了 -GaO 中纵向光学声子的频率。我们推导并报道了锡掺杂晶体中自由电荷载流子的密度与各向异性迁移率参数。我们讨论了 -GaO 中纵向声子-等离激元耦合模的出现，并给出了它们的频率和本征矢量。我们还讨论并给出了静态电场及 reststrahlen 范围以上频率下的单斜介电常数，并提供了针对具有红外与远红外活性模的单斜晶格的 Lyddane-Sachs-Teller 关系的推广。我们发现推广的 Lyddane-Sachs-Teller 关系在 -GaO 中极好地成立。
引用
@article{arxiv.1512.08590,
title = {Anisotropy, phonon modes, and free charge carrier parameters in monoclinic $\beta$-gallium oxide single crystals},
author = {M. Schubert and R. Korlacki and S. Knight and T. Hofmann and S. Schöche and V. Darakchieva and E. Janzén and B. Monemar and D. Gogova and Q. -T. Thieu and R. Togashi and H. Murakami and Y. Kumagai and K. Goto and A. Kuramata and S. Yamakoshi and M. Higashiwaki},
journal= {arXiv preprint arXiv:1512.08590},
year = {2017}
}
备注
18 pages, 12 figures, 105 references; Presented at IWGO 2015 Nov. 4th, Kyoto, Japan