利用红外椭偏仪测量 InSb 和 CdTe 上掺杂灰 {\alpha}-Sn 的空穴浓度
材料科学
2026-04-20 v1
摘要
利用分子束外延在 InSb (001) 衬底上生长了 30 nm 厚度的灰锡 ({\alpha}-Sn) 层。通过调整衬底的表面处理，在 {\alpha}-Sn 层中实现了 n 型或 p 型掺杂。利用傅里叶变换红外椭偏仪测量了 {\alpha}-Sn 层在 0.03 至 0.8 eV 和 10 至 300 K 下随温度变化的介电函数。由于 {\alpha}-Sn 的反转型能带结构，光谱在 0.45 eV 处表现出强吸收峰，这源于从反转型 {\Gamma_-^7} “电子”价带到 {\Gamma_+^8} 重空穴价带的跃迁。应用 Thomas-Reiche-Kuhn f-求和规则，利用该峰的积分振子强度计算了重空穴浓度随温度变化的函数。对于近乎本征的 {\alpha}-Sn 层，重空穴浓度与基于简并费米-狄拉克统计的预测吻合良好。偏离本征 {\alpha}-Sn 载流子浓度的现象归因于衬底表面处理导致施主或受主离子扩散到 {\alpha}-Sn 层中，从而引起 n 型或 p 型掺杂。
引用
@article{arxiv.2604.15553,
title = {Hole concentrations in doped gray {\alpha}-Sn on InSb and CdTe measured with infrared ellipsometry},
author = {Jaden R. Love and Carlos A. Armenta and Atlantis K. Moses and Haley B. Woolf and Jan Hrabovsky and Stefan Zollner and Aaron N. Engel and Christopher J. Palmstrøm},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.15553},
year = {2026}
}