Microphysical analysis of the magnetooptical interband effects of amorphous semiconductor films

The polarization modulation spectroscopy of the (integral) Faraday and Kerr rotation of amorphous germanium and silicon films permits the separation of the magnetooptical contributions from various interband transitions with high sensitivity. The analysis is based primarily on a mathematical matrix calculation. This method yields the differential magnetooptical effects of arbitrary successions of multilayer systems including coherent and incoherent multiple reflections and magnetooptical interface effects. A quantum-mechanical “density of states model” has been developed for the microphysical interpretation which is based on the optical constants and on the Mott-CFO-model of amorphous semiconductors. In this microphysical model the energy-dependent integral sum-g-factor is obtained from the sign-correct superposition of the magnetooptical contributions of the interband transitions at all critical points of higher energy. The weight of these magnetooptical contributions is significantly different for amorphous germanium and silicon. Die Polarisationsmodulations-Spektroskopie der (integralen) Faraday- bzw. Kerr-Rotation erlaubt es. die einzelnen magnetooptischen Beitrage der Interbandubergange bei amorphen Germanium- bzw. Siliziumfilmen mit groser Empfindlichkeit zu separieren. Die Analyse stutzt sich wesentlich auf ein mathematisches Matrizenkalkul zur Berechnung der komplexen magneooptischen Differenzeffekte bei Superposition von koharenten und inkoharenten Vielfachreflexionen in beliebig geschichteten Systemen. Fur die mikrophysikalische Interpretation wurde ein auf den Spektren der magnetfeldfreien optischen Konstanten basierendes quantenmechanisches „Zustandsdichtemodell” entwickelt, das sich am Mott-CFO-Modell amorpher Halbleiter orientiert. Innerhalb dieses Modells ergibt sich der materialspezifische energieabhangige integrale Summen-g-Faktor aus der vorzeichenrichtigen Uberlagerung der magnetooptischen Beitrage der Interbandubergange aller hoerenergetischen kritischen Punkte, wobei sich die Gewichtung bei amorphem Silizium und amorphem Germanium in signifikanter Weise unterscheidet.