GaAs光生載流子動(dòng)力學(xué)機(jī)制的超快光譜學(xué)研究.pdf

1、以泵浦-探測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)的超快光譜學(xué)研究是通過兩束光在空間位置的相對(duì)延遲來實(shí)現(xiàn)時(shí)間上的高分辨，是目前探索超快現(xiàn)象或機(jī)理研究的一種相對(duì)簡(jiǎn)單但非常有效可靠的實(shí)用技術(shù)。本論文就是利用飛秒級(jí)的泵浦-探測(cè)技術(shù)來探測(cè)砷化鎵(GaAs)的時(shí)間差分反射譜變化，并通過建立理論模型，進(jìn)一步分析光生載流子動(dòng)力學(xué)機(jī)制。主要內(nèi)容包括:
　　(1)概述了超短脈沖激光、超快光譜學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用以及砷化鎵材料的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，列舉了幾種典型的超快光譜學(xué)技術(shù)。以GaA

2、s的晶體結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)，總結(jié)了其在載流子動(dòng)力學(xué)方面的研究現(xiàn)狀。
　　(2)概述了半導(dǎo)體載流子動(dòng)力學(xué)相關(guān)理論知識(shí)。以半導(dǎo)體和光生載流子為基礎(chǔ)，分段描述了半導(dǎo)體動(dòng)力學(xué)過程。
　　(3)搭建了泵浦-探測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)?？紤]到最大化利用空間，結(jié)合飛秒激光器體系，在超凈實(shí)驗(yàn)室搭建了泵浦-探測(cè)反射、透射系統(tǒng)。根據(jù)樣品中泵浦光與探測(cè)光共線的條件，每種系統(tǒng)又分為兩個(gè)類型:共線和非共線。
　　(4)建立了差分反射率和功率的模型。提出了飽

3、和載流子濃度Ns的概念，并以擬合的實(shí)驗(yàn)曲線和理論模型為基礎(chǔ)推算出未故意摻雜高純n型GaAs的飽和載流子濃度:Ns=(3.5901±0.3103)×1017cm-3。
　　(5)分析了時(shí)間分辨差分反射譜。通過改變光學(xué)參數(shù)，如中心波長(zhǎng)、功率、帶寬，分別對(duì)未故意摻雜高純n型GaAs的差分反射譜進(jìn)行研究，討論光學(xué)參數(shù)分別與差分反射率峰值、信噪比的相關(guān)性。進(jìn)一步，把光生載流子動(dòng)力學(xué)分為4個(gè)階段:804±67fs的光激發(fā)過程、134fs～26