J. Phys. France 43, 1789-1795 (1982)
DOI: 10.1051/jphys:0198200430120178900

The infrared spectrum of indium in silicon revisited

A. Tardella et B. Pajot

Groupe de Physique des Solides de l'Ecole Normale Supérieure, Université Paris V, Tour 23, 2, place Jussieu, 75251 Paris Cedex 05, France

Abstract
The absorption spectrum of In acceptor in silicon has been measured under negligible concentration broadening in order to obtain the true profile of the lines. With adequate spectral resolution, 17 transitions are detected and the components of a closely-spaced doublet are attributed to calculated transitions. At 6 K, the intrinsic width of the lines varies from 2.6 to 0.8 cm-1, indicating some resonance effect linked with the split-off valence band structure in silicon. Using the results of a self-consistent determination of the indium concentration in silicon by a spectroscopic technique, we find that in the samples studied the concentration broadening is smaller than that found previously and that no evidence for pairing is observable. These measurements also detect temperature broadening of the lines between 5 and 10 K.

Résumé
Le spectre d'absorption de l'indium dans le silicium a été mesuré dans des conditions où l'élargissement des raies par effet de concentration est négligeable. Avec une résolution appropriée, on détecte 17 transitions et les composantes d'un doublet serré sont attribuées à deux transitions calculées. A 6 K, la largeur intrinsèque des raies varie de 2,6 à 0,8 cm-1, ce qui indique un effet lié à la structure de la bande de valence du silicium. En utilisant les résultats d'une mesure auto-cohérente de la concentration d'indium dans le silicium par une méthode spectroscopique, nous trouvons que l'élargissement par concentration est plus faible que ce qui avait été trouvé précédemment et que l'effet de paire semble inexistant dans les échantillons étudiés. Les mesures permettent aussi de détecter un élargissement thermique des raies entre 5 et 10 K.

PACS
7830H - Other nonmetallic inorganics.
7840F - Semiconductors.

Key words
elemental semiconductors -- impurity and defect absorption spectra of inorganic solids -- indium -- infrared spectra of inorganic solids -- silicon -- spectral line breadth