半絕緣GaAs光電導開關(guān)的多光子過程與載流子倍增機理研究.pdf

1、光電導開關(guān)（Photoconductive Semi-conductor Switches，簡稱PCSS）是利用光電半導體材料與超快脈沖激光器相結(jié)合形成的一類新型半導體光電器件。由于PCSS具有開關(guān)速度快、時間晃動小、功率容量大、重復率高等特點，使其在超高速電子學、高功率微波產(chǎn)生、大電流點火等領(lǐng)域的應(yīng)用前景備受期待。在特定的觸發(fā)光能和偏置電場閾值下，光電導開關(guān)將會進入非線性工作模式（高倍增模式），在此模式下光電導開關(guān)的應(yīng)用將會更加便捷，

2、有效。然而到目前為止，對光電導開關(guān)非線性模式還沒有一個統(tǒng)一的理論。本論文在對半絕緣GaAs光電導開關(guān)的光吸收機制進行了系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合光電導開關(guān)非線性模式有關(guān)實驗，對非線性光電導開關(guān)的載流子倍增機理進行了系統(tǒng)深入的研究。主要的研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　實驗中，利用非線性透過率的實驗方法，入射光強的范圍從15kW/cm2—直測量到14.3GW/cm2，詳細觀測到半絕緣GaAs材料在1064nm的激光器觸發(fā)下的吸收機制。通過理論

3、分析與實驗數(shù)據(jù)的擬合，較為精確的測量出了雙光子吸收的觸發(fā)光強區(qū)間與雙光子吸收系數(shù)。實驗表明，當光強大于130MW/cm2時，雙光子吸收為主要吸收機制，測得雙光子吸收系數(shù)為28.8cm/GW。依據(jù)光吸收定律，分析了三光子吸收的理論模型并計算出三光子吸收的吸收系數(shù)。在非線性模式下，光激發(fā)載流子（Photoexcitation Carrier）是引發(fā)開關(guān)雪崩倍增的種子電荷。在對光吸收機制研究的基礎(chǔ)上，依據(jù)光激發(fā)電荷疇模型，結(jié)合非線PCSS的相