砷化鎵及其量子阱中電子雙極輸運動力學(xué)研究.pdf

1、半導(dǎo)體器件利用電荷輸運傳遞信息，因而，電荷輸運常數(shù)決定了器件的尺度和響應(yīng)頻率。近年來隨著超高速半導(dǎo)體電子器件的發(fā)展，半導(dǎo)體中電荷的超快輸運動力學(xué)及其輸運機制也受到廣泛關(guān)注。另一方面，半導(dǎo)體基礎(chǔ)物理學(xué)中，對愛因斯坦關(guān)系的成立條件一直也存在爭議。其根本原因在于目前沒有一種實驗技術(shù)能同時精確測量電荷的動態(tài)擴散常數(shù)和遷移率。因此，發(fā)展高靈敏度、高精度和實驗相對簡單的超快電荷輸運動力學(xué)測試技術(shù)，具有重要的科學(xué)意義和實用價值。
　　 本文基

2、于飛秒時間分辨泵浦～探測飽和吸收光譜技術(shù)，發(fā)展了瞬態(tài)光柵局域周期采樣飽和吸收光譜技術(shù)及其理論和透射光柵調(diào)制泵浦-探測飽和吸收光譜技術(shù)及其理論。這些光譜技術(shù)具有高靈敏度度、實驗簡單等優(yōu)點。更重要的是它們能同時測量電荷的擴散常數(shù)和遷移率，因而能為愛因斯坦關(guān)系的檢驗提供實驗證據(jù)。應(yīng)用所發(fā)展的光譜技術(shù)實驗研究了GaAs半導(dǎo)體及其量子阱中電子雙極擴散輸運動力學(xué)，獲得了電子的雙極擴散常數(shù)，分析了電子-空穴間的庫侖作用等因素對半導(dǎo)體電子擴散動力學(xué)過程

3、的影響，取得了如下研究成果：
　　 第一，發(fā)展了瞬態(tài)密度光柵局域周期采樣泵浦-探測飽和吸收光譜技術(shù)及其理論。該方法是在瞬態(tài)光柵后面緊貼同周期、相同取向的一維黑/白透射光柵。利用白縫透射實現(xiàn)對瞬態(tài)光柵的局域周期采樣。探測透射光的飽和吸收變化，具有靈敏度高，能同時測量電子雙極擴散常數(shù)和遷移率的優(yōu)點。發(fā)展了該光譜技術(shù)的理論模型。應(yīng)用發(fā)展的這種光譜技術(shù)研究了GaAs量子阱中電子雙極擴散輸運動力學(xué)，并應(yīng)用發(fā)展的理論模型擬合實驗數(shù)據(jù)，獲得了

4、GaAs量子阱的電子雙極擴散常數(shù)。
　　 第二，發(fā)展了透射光柵調(diào)制泵浦-探測飽和吸收光譜技術(shù)及其理論。該方法具有實驗裝置非常簡單的優(yōu)點，僅僅在傳統(tǒng)的泵浦-探測實驗裝置中增加一個一維黑/白透射光柵，樣品緊貼其后，測量透射探測光的飽和吸收變化。同樣具有靈敏度高、能同時測量電子雙極擴散常數(shù)和遷移率的優(yōu)點。同時，發(fā)展了該方法的理論模型。應(yīng)用此技術(shù)實驗研究了GaAs的電子雙極擴散輸運動力學(xué)，獲得了其擴散常數(shù)。
　　 上述實驗技術(shù)的