Фонон-плазмонные моды в спектрах комбинационного рассеяния света эпитаксиальных слоев $n$-Al$_{x}$Ga$_{1-x}$As

Теоретически и экспериментально исследованы спектры комбинационного рассеяния (КР) света на смешанных фонон-плазмонных модах (ФПМ) в $n$-Al$_{x}$Ga$_{1-x}$As (${x=0.12}$ и 0.2, ${n=5\cdot10^{17}\div6\cdot10^{18}\,\text{см}^{-3}}$) при возбуждении 2.41 эВ (волновой вектор рассеяния ${q\sim10^{6}\,\text{см}^{-1}}$). С использованием флуктуационно-диссипационной теоремы и молекулярного приближения для электронной поляризуемости получено выражение для интенсивности разрешенного КР в многомодовых полупроводниковых твердых растворах со структурой цинковой обманки. Показано, что интенсивность рассеяния света ФПМ имеет в этом случае $p$ минимумов, где $p$ — число продольных оптических фононов. В спектрах разрешенного КР в $n$-Al$_{x}$Ga$_{1-x}$As (${p=2}$) наблюдались три полосы ФПМ и минимум интенсивности рассеяния, обусловленный фононами типа AlAs. Исследована зависимость полуширины, положения и интенсивности максимумов полос ФПМ от концентрации свободных электронов и состава твердого раствора. Из измерений отношения интегральных интенсивностей линий $LO$-фононов в спектрах КР установлена справедливость молекулярного приближения для Al$_{x}$Ga$_{1-x}$As и определена величина коэффициента Фауста$-$Генри для AlAs — ${C_{2}=-0.15}$. На основании сопоставления расчетных и экспериментальных спектров КР показано, что наилучшее описание вклада свободных электронов в функцию диэлектрической проницаемости прямозонного $n$-Al$_{x$Ga$_{1-x}$As} дает формула Линхарда$-$Мермина. Показано, что спектры КР ФПМ могут быть использованы для измерения профилей распределения концентрации свободных носителей по толщине эпитаксиальных слоев $n$-Al$_{x}$Ga$_{1-x}$As.