GaAs光生載流子動力學機制的超快光譜學研究.pdf

1、以泵浦-探測技術為基礎的超快光譜學研究是通過兩束光在空間位置的相對延遲來實現(xiàn)時間上的高分辨，是目前探索超快現(xiàn)象或機理研究的一種相對簡單但非常有效可靠的實用技術。本論文就是利用飛秒級的泵浦-探測技術來探測砷化鎵(GaAs)的時間差分反射譜變化，并通過建立理論模型，進一步分析光生載流子動力學機制。主要內容包括:
　　(1)概述了超短脈沖激光、超快光譜學的發(fā)展與應用以及砷化鎵材料的晶體結構和性質，列舉了幾種典型的超快光譜學技術。以GaA

2、s的晶體結構和光學性質為基礎，總結了其在載流子動力學方面的研究現(xiàn)狀。
　　(2)概述了半導體載流子動力學相關理論知識。以半導體和光生載流子為基礎，分段描述了半導體動力學過程。
　　(3)搭建了泵浦-探測實驗平臺?？紤]到最大化利用空間，結合飛秒激光器體系，在超凈實驗室搭建了泵浦-探測反射、透射系統(tǒng)。根據(jù)樣品中泵浦光與探測光共線的條件，每種系統(tǒng)又分為兩個類型: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，并以擬合的實驗曲線和理論模型為基礎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)分析了時間分辨差分反射譜。通過改變光學參數(shù)，如中心波長、功率、帶寬，分別對未故意摻雜高純n型GaAs的差分反射譜進行研究，討論光學參數(shù)分別與差分反射率峰值、信噪比的相關性。進一步，把光生載流子動力學分為4個階段:804±67fs的光激發(fā)過程、134fs～26