SiC晶體電光特性及飛秒激光改性研究.pdf

1、碳化硅(SiC)晶體具有寬帶隙(可見光到近紅外光波段透過率高)、高楊氏模量和高硬度、以及高光損傷閾值等特性,使得制備的SiC晶體器件工作波長范圍比晶體Si器件工作波長范圍(>1.2μm)寬、機(jī)械穩(wěn)定性高,特別適合于高溫高壓以及高功率強(qiáng)激光等惡劣環(huán)境中應(yīng)用。因此,SiC晶體不僅是一種良好的半導(dǎo)體電子器件材料,還是一種性能優(yōu)異的光學(xué)材料。然而目前對該晶體的研究主要集中在電學(xué)方面的應(yīng)用,很少涉及光學(xué)方面的性質(zhì)。本文在研究SiC晶體的電學(xué)效應(yīng)和

2、光學(xué)效應(yīng)的基礎(chǔ)上，探索基于6H-SiC晶體的電光調(diào)制器的可行性,深入研究6H-SiC的電光性質(zhì),從而為高溫電光調(diào)制提供一種優(yōu)質(zhì)的材料。
　　本文選取6H-SiC作為研究材料,基于折射率橢球理論,分析6H-SiC晶體在不同運(yùn)用方式下的電光延遲。實驗中選用波長為632.8nm的氦氖激光,采用激光偏振相位延遲法測量晶體不同通光方向和不同電場方向所引起的折射率變化,進(jìn)而計算出相應(yīng)的半波電壓以及Pokels電光系數(shù)。從而進(jìn)一步豐富6H-Si

3、C的晶體參數(shù)數(shù)據(jù)庫,對后續(xù)的研究工作提供指導(dǎo)作用。
　　研究了飛秒激光與6H-SiC相互作用機(jī)理,分析其對晶體表面改性之后光電導(dǎo)的變化情況。實驗發(fā)現(xiàn)經(jīng)過飛秒激光表面改性之后,對于6H-SiC的光電導(dǎo)有很強(qiáng)的增益作用,即在同等電壓作用下,光電流放大十倍左右。利用6H-SiC晶體的飛秒激光微加工的技術(shù),在6H-SiC晶體表面和內(nèi)部制備出高質(zhì)量光柵,并在1300℃高溫環(huán)境下進(jìn)行高溫退火。6H-SiC晶體退火前后,光柵參數(shù)無明顯變化,即基