砷化鎵及其量子阱中電子雙極輸運(yùn)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、半導(dǎo)體器件利用電荷輸運(yùn)傳遞信息，因而，電荷輸運(yùn)常數(shù)決定了器件的尺度和響應(yīng)頻率。近年來(lái)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(yùn)動(dòng)力學(xué)及其輸運(yùn)機(jī)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(duì)愛(ài)因斯坦關(guān)系的成立條件一直也存在爭(zhēng)議。其根本原因在于目前沒(méi)有一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)能同時(shí)精確測(cè)量電荷的動(dòng)態(tài)擴(kuò)散常數(shù)和遷移率。因此，發(fā)展高靈敏度、高精度和實(shí)驗(yàn)相對(duì)簡(jiǎn)單的超快電荷輸運(yùn)動(dòng)力學(xué)測(cè)試技術(shù)，具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。
　　 本文基

2、于飛秒時(shí)間分辨泵浦～探測(cè)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(cè)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(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。更重要的是它們能同時(shí)測(cè)量電荷的擴(kuò)散常數(shù)和遷移率，因而能為愛(ài)因斯坦關(guān)系的檢驗(yàn)提供實(shí)驗(yàn)證據(jù)。應(yīng)用所發(fā)展的光譜技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究了GaAs半導(dǎo)體及其量子阱中電子雙極擴(kuò)散輸運(yùn)動(dòng)力學(xué)，獲得了電子的雙極擴(kuò)散常數(shù)，分析了電子-空穴間的庫(kù)侖作用等因素對(duì)半導(dǎo)體電子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)過(guò)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(cè)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(shí)現(xiàn)對(duì)瞬態(tài)光柵的局域周期采樣。探測(cè)透射光的飽和吸收變化，具有靈敏度高，能同時(shí)測(cè)量電子雙極擴(kuò)散常數(shù)和遷移率的優(yōu)點(diǎn)。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(kuò)散輸運(yùn)動(dòng)力學(xué)，并應(yīng)用發(fā)展的理論模型擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得了

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