Über die Ultrarotabsorption freier Ladungsträger bei nichtparabolischer Bandstruktur am Beispiel InSb

Abstract

Bei nichtparabolischem Bandverlauf ist wegen der Energieabhängigkeit der effektiven Masse der Absorptionskoeffizient der „Leitungsabsorption“ freier Träger nicht mehr proportional zur Trägerdichte. Die Meßergebnisse an 16 n-leitenden InSb-Proben wachsender Trägerdichte [N=2 · 1016 (Eigenleitungsdichte bei 20°C) bis 1,24 · 1018 cm-3] bestätigen die Erwartung. Die Theorie des Absorptionskoeffizienten bei nichtparabolischem Band wird diskutiert, um umgekehrt aus der gemessenen Abhängigkeit des Absorptionskoeffizienten von der Trägerdichte den Bandverlauf E(k) zu ermitteln. Unter Verwendung der quantentheoretisch adaptierten DRUDESchen Theorie gelingt dies. Der Verlauf des Leitungsbandes von InSb wird auf diese Weise von k=0 bis k=4 · 108m-1 (bzw. vom Bandrand bis 0,2 eV Abstand vom Bandrand) quantitativ angegeben, womit auch die effektive Masse eines einzelnen Elektrons als Funktion von k bzw. E im genannten Bereich bekannt ist. Am Bandrand beträgt m*=0,016 m0 und wird mit wachsendem Abstand größer.