调制自由载流子吸收测量半导体载流子输运参数的三维理论

推导出用于测量半导体载流子输运特性(载流子寿命、载流子扩散系数和前表面复合速度)的调制自由载流子吸收(modulated free carrier absorption, MFCA)检测技术的三维理论模型,给出了调制自由载流子吸收检测信号与调制频率和抽运-探测光相对距离的关系.定性分析了在不同调制频率时各个载流子输运参数对径向位置扫描曲线(信号与两束光相对距离的关系)的影响,结果表明调制自由载流子吸收检测信号对各个参数的灵敏度随抽运-探测光相对距离的增加而增加.仿真和实验结果表明,通过拟合不同调制频率时调 关键词： 调制自由载流子吸收 载流子输运特性 径向位置扫描     

方波调制下自由载流子吸收测量半导体载流子输运参数的时域模型

本文建立了用于测量半导体载流子输运特性(载流子寿命、载流子扩散系数和前表面复合速度)的方波调制下自由载流子吸收(free carrier absorption,FCA)检测技术的时域理论模型.通过数值模拟,分析了在不同调制频率下时域曲线的变化趋势以及各个载流子输运参数对时域曲线的影响.结果表明方波调制下的自由载流子吸收的时域信号对各个参数都用较高的灵敏度,且参数值的测量范围大于频域测量范围.     

Hg1-xCdxTe外延薄膜的自由载流子吸收

讨论了Hg_1-xCd_xTe外延薄膜的自由载流子吸收光谱，分析了外延层的纵向组分分布及Ｔｅ沉淀物对吸收曲线的影响．结果表明，由于外延薄膜存在着纵向组分的不均匀性，其吸收特性与体材料有区别；对某些透过率较低的样品，则应考虑Ｔｅ沉淀物对吸收的贡献     

双波长自由载流子吸收技术测量半导体载流子体寿命和表面复合速率

提出了采用双波长自由载流子吸收技术同时测量半导体材料载流子体寿命和前表面复合速率的方法.通过数值模拟,定性分析了不同载流子体寿命和前表面复合速率对信号的影响,同时对测量参数的可接受范围和不确定度进行计算并与传统频率扫描自由载流子吸收方法测量结果进行比较.结果表明：提出的双波长自由载流子吸收方法可明显减小载流子体寿命和前表面复合速率的测量不确定度,提高参数测量精度;表面杂质和缺陷越多的样品,其前表面复合速率测量不确定度越小.进一步分析表明,此现象与不同波长激光抽运产生的过剩载流子浓度分布不同有关.     

电场对量子肼中自由载流子光辐射线宽的影响

本文对固体中在较大空间范围运动的粒子采用轨道、动量及波包来描述。根据量子力学测不准关系,粒子的能量测不准公式被导出。公式表明,电场强烈地散射载流子,使载流子所处能级大为展宽。应用该公式到Ｐ－Ｉ－Ｎ结构的ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ多量子阱中,理论计算的光辐射线宽与光致荧光实验测得的线宽吻合。     

双光子激发ZnSe自由载流子超快动力学研究

采用Z扫描和抽运-探测实验技术, 在波长为532 nm、脉冲宽度为41 fs的条件下测得ZnSe晶体的双光子吸收系数, 并获得了不同激发光强下的自由载流子吸收截面、电子-空穴带间复合时间和电子-声子耦合时间. 研究发现, 随着激发光强的增大, 自由载流子吸收截面减小, 复合时间变短. 当激发光强增大导致载流子浓度大于10¹⁸ cm^-3时, 抽运-探测信号出现明显改变, 原因归结为强光场激发导致样品在短时间内带隙变窄和电子-空穴等离子体的形成.     

半导体特性的调制自由载流子吸收变距频率扫描方法研究

根据调制自由载流子吸收（modulated free carrier absorption,MFCA）检测技术的三维理论模型,采用变间距频率扫描方式测量单晶硅样品的电子输运参数,进行了仿真与实验,对结果进行了分析;通过多参数拟合,获取了测试样品的载流子扩散系数、少数载流子寿命和前表面复合速度.仿真与实验都表明,变间距频率扫描结合多参数拟合,可以提高输运参数的测量精度. 关键词： 调制自由载流子吸收 电子输运参数 变间距频率扫描 多参数拟合     

高温超导体中局域磁矩与自由载流子之间的关系

高温超导体中局域磁矩与自由载流子之间的关系韩福祥曲阜师范大学物理系，山东２７３１６５１９９６年８月６日收到利用温度格林函数方法，从一个包含局域电子与自由电子之间杂化的微观模型出发，在平均场近似下我们得到了局域态电子占有数平均值的自洽方程。用数字方法求...     

短程透镜的损耗

本文讨论了引起短程透镜损耗的各种因素,用最优边缘卷边曲率半径和表面抛光的方法成功地降低了短程透镜的损耗,给出了短程透镜的损耗测量值.     

论自由载流子—负u中心相互作用模型作为高Tc氧化物超导体的可能机制

本文探讨了自由载流子与负 U 中心相互作用机制作为高温氧化物超导体的一种近似模写.将理论结果与实验结果作一比较,表明 T_c 处比热跳跃、磁穿透深度、相干长度及热力学临界场等的理论计算值与实验数据较好地一致.     

最佳端部耦合技术在光波导损耗测量中的实践

探讨了最佳端部耦合技术应用中面临的若干问题,如系统损耗的标定,光路调整等等。采用标样标定法、可见光辅助、平面镜调节光电监测等技术,得到了满意的结果。     

脊形波导传输损耗理论分析

新一代计算机光互连普遍采用的垂直腔面发射激光器(VCSEI),是波长为850 nim的多模激光器.为了更好地与其匹配,需要开发截面大小与其输出面大小接近的脊形波导.在成功制备了最小截面积70 μm*50 μm,直线长度21 cm聚硅氧烷脊形波导的基础上,对其损耗机制进行了理论分析.利用微扰理论分析可知吸收损耗可以忽略不...     

全硅矩形截面脊形波导的研制及其损耗分析

运用有效折射率法和微分法分别对全硅矩形截面脊形波导的模式特性和模吸收损耗系数作了分析，通过乙二胺－邻苯二酚水溶液（ＥＰＷ）各向异性腐蚀的方法，研制成了矩形截面脊形全硅光波导，并对其损耗特性进行了研究和讨论。     

Study of the Leakage Loss in a Silica-on-Silicon Slab Waveguide

A simple and efficient method for studying the leakage loss in a conventional silica-on-silicon planar waveguide is presented. The magnitude of the leakage loss is obtained by calculating the complex propagation constant of the leaky waveguide structure. The dependence of the leakage loss on the thickness of the silica buffer layer (as well as the thickness of the silica upper-cladding layer) is investigated. Numerical results are presented and compared to those calculated with the beam propagation method.     

自由光谱范围加倍的单微环谐振滤波器

基于两点耦合和光波干涉控制相移思想提出U型波导耦合单微环的谐振滤波器结构。利用传输矩阵法推导了此结构的数学模型,采用Matlab模拟了输出端口谱线形状。当微环与U型波导的两个耦合点之间的距离为微环周长的整数倍时,此新型微环谐振滤波器比传统的双直波导耦合单微环滤波器的自由光谱范围增加1倍。针对该结构参数,同时讨论了耦合系数对输出谱线的影响,得出当耦合系数为0.018时,输出谱线具有最佳的消光比,同时保持窄的带宽和高的品质因子。     

Application of Free Carrier Absorption for Far-Infrared Detection

Far-infrared (FIR) free-carrier absorption characteristics for epitaxially grown p-type Si and GaAs thin films over a range of carrier concentrations have been investigated, both experimentally and theoretically, and employed to analyze the experimental results of FIR detection. The free-hole absorption is found to be almost independent of the wavelength and a linear regression relationship between the absorption coefficient and the carrier concentration has been obtained, which can be applied to well explain the behavior of GaAs FIR detectors with different number of layers, different applied biases, as well as different layer concentrations.     

GaN晶体在飞秒紫外波段激发下的可变非线性吸收效应和光动力学过程研究

采用Z扫描和泵浦-探测技术研究了GaN薄膜在370 nm时的非线性光学效应和非线性光动力学过程。首先,基于GaN薄膜的透射光谱,结合线性光学理论分析得到了其在370 nm的线性折射率n₀、线性吸收系数α₀、光学带隙E_g等线性光学性质。采用飞秒激光Z扫描技术,得到了不同光强激发下的Z扫描实验响应结果,结合非线性光学理论提取出GaN薄膜可变的光学非线性吸收效应。在激发光子能量接近GaN带隙情况下,低光强时材料表现为饱和吸收而高光强时为反饱和吸收,这是因为低光强下单光子吸收占主导而高光强下以单光子感应自由载流子吸收为主。闭孔Z扫描测量得到了GaN薄膜的三阶非线性折射系数为n₂=-(1.0±0.1)×10-3 cm2·GW-1,它几乎比传统非线性介质的高出一个数量级。为了探究上述非线性过程的动力学弛豫时间以及进一步探究GaN薄膜非线性光动力学过程的深层物理机制,采用了交叉偏振飞秒退相泵浦探测技术观察GaN薄膜的光激发载流子动力学弛豫过程。实验结果表明,在低光强下,饱和吸收效应来源于瞬态单光子吸收,高光强下单光子感应自由载流子吸收为非瞬态光动力学过程,其自由载流子弛豫时间约为17 ps。该工作将为GaN薄膜在紫外非线性纳米器件应用以及GaN薄膜非线性过程的机制分析理解提供新的思路。     

硅基脊型波导器件过渡区损耗及偏振效应

在绝缘层上的硅材料上制作了四种具有不同输入输出结构的星形耦合器并进行了测试,对脊形波导与平板波导相互过渡时过渡区的损耗问题进行了研究和讨论,计算得到在所使用的材料参量下利用锥形结构可以得到1dB左右的最小损耗,这一损耗是由于脊型波导与平板波导间的模式失配造成的。以文献中的实验数据为出发点,分析了脊形波导的偏振问题,并通过对脊型波导器件层厚度、脊高、脊宽进行优化设计,得到了不同偏振模式的有效折射率差仅为10^-5量级的单模脊型波导结构,这样的偏振效应在器件设计中可以忽略。     

Carrier dynamics around nano-scale Schottky contacts: a femtosecond near-field study

We report spatially and time-resolved measurements of ultrafast carrier dynamics around buried nano-scale Schottky contacts, performed with a novel femtosecond near-field scanning optical microscope. The experimental results are modeled by a self-consistent treatment of the drift–diffusion equation for the carriers and Poisson’s equation for the built-in electric field. We show that the built-in field suppresses electron transport towards and trapping into the metal particles at lower optically excited carrier densities. In contrast, efficient electron trapping into the metal occurs at higher electron densities, which screen the built-in field, allowing for efficient transport of electrons towards the Schottky contact.     

A Simple and Effective Method for Calculating the Bending Loss and Phase Enhancement of a Bent Planar Waveguide

A simple and effective method is introduced to calculate the bending loss and phase enhancement of a bent planar waveguide. The wave field is represented in terms of Airy functions and an eigenvalue equation is derived by matching the boundary conditions and the radiation condition in the outer cladding layer. The complex propagation constant is obtained by solving the eigenvalue equation with the Newton-Raphson method, and the imaginary part of the propagation constant gives directly the bending loss of the bent waveguide. The results are compared with the previous experimental and numerical results and are shown to be highly accurate and effective. The phase enhancement due to the bending is also studied.