GaAs中带填充效应与带隙重整化效应的竞争

滕利华; 王霞; 赖天树

doi:10.7498/aps.60.047201

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摘要

采用时间分辨线偏振光抽运-探测光谱研究常温下本征GaAs中载流子弛豫动力学,观察到饱和吸收和吸收增强现象.发现载流子浓度为2×1017 cm-3, 探测光子能量小于1.549 eV时,饱和吸收现象比较明显,反之,有明显的吸收增强现象出现.载流子浓度大于7×1016 cm-3的范围内,吸收增强信号随时间增大没有减弱的趋势,反而有继续增强的趋势.理论上,考虑带填充效应和带隙重整化效应的竞争,模拟得到与实验谱线相符合的结果.

关键词:

作者及机构信息

(1)青岛科技大学数理学院,青岛 266061; (2)中山大学光电材料与技术国家重点实验室,物理系,广州 510275

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10974106),青岛科技大学引进人才科研启动基金(批准号:4000022428)山东省杰出青年基金(批准号:JQ201018),山东省自然科学基金重点项目(批准号:ZR2009AZ002)资助的课题.

参考文献

[1]	Jiang Z, Zhang X L, Huang D X 2006 Acta Phys. Sin. 55 3196 (in Chinese) [蒋中、张新亮、黄徳修 2006 物理学报 55 3196]
[2]	Hunsche S, Heesel H, Ewertz A, Kurz H 1993 Phys. Rev. B 48 17818
[3]	Leitenstorfer A, Fürst C, Laubereau A, Kaiser W, Trnkle G, Weimann G 1996 Phys. Rev. Lett. 76 1545
[4]	Lin W Z, Fujimoto L G, Ippen E P 1987 Appl. Phys. Lett. 50 124
[5]	Lin W Z, Schoenlein R W, Fujimoto J G 1988 IEEE Journal of Quantum Electronics 24 267
[6]	Rosenwaks Y, Hanna M C, Levi D H, Szmyd D M, Ahrenkiel R K, Nozik A J 1993 Phys. Rev. B 48 675
[7]	Fatti N D, Langot P, Tommasi R, vallée F 1999 Phys. Rev. B 59 4576
[8]	Guo B, Wen J H, Zhang H C, Liao R, Lai T S, Lin W Z 2001 J. Infrared Millim. Waves. 20 179 (in Chinese) [郭冰、文锦辉、张海朝、廖睿、赖天树、林位株 2001 红外与毫米波学报 20 179]
[9]	Bennett B R, Soref R A, Alamo J A D 1990 IEEE Journal of Quantum Electronics 26 113
[10]	Prabhu S S, Vengurlekar A S 2004 J. Appl. Phys. 95 7803
[11]	Trnkle G, Lach E, Forchel A, Scholz F, Ell C, Haug H, Weimann G, Griffiths G, Kroemer, Subbanna S 1987 Phys. Rev. B 36 6712
[12]	Güven K, Tanatar B 1996 Superlatt. Microstruct 20 81
[13]	Juodawlkis P W, Ralph S E 2000 Appl. Phys. Lett. 76 1722
[14]	Nagai T, Inagaki T J, Kanemitsu Y 2004 Appl. Phys. Lett. 84 1284
[15]	Zhang Y, Sarma S D 2005 Phys. Rev. B 72 125303
[16]	Collet J H, Hunsche S, Heesel H, Kurz H 1994 Phys. Rev. B 50 10649
[17]	Stanton C J, Bailey D W 1993 Phys. Rev. B 47 1624
[18]	Ganikhanov F, Burr K C, Hilton D J, Tang C L 1999 Phys. Rev. B 60 8890
[19]	Henriques A B, Obukhov S, Goncalves L C D, Souza P L, Yavich B 1997 phys. Stat. sol. (a) 164 133
[20]	Trnkle G, Leier H, Forchel A 1987 Phys. Rev. Lett. 58 419
[21]	Nagai T, Inagaki T J, Kanemitsu Y 2004 Appl. Phys. Lett. 84 1284
[22]	Langot P, Tommasi R, vallée F 1996 Phys. Rev. B 54 1775
[23]	Ortiz V, Nagle J, Alexandrou A 2002 Appl. Phys. Lett. 80 2505
[24]	Lai T S, Teng L H, Jiao Z X, Xu H H, Lei L, Wen J H, Lin W Z 2007 Appl. Phys. Lett. 91 062110
[25]	Ahrenkiel R K, Lundstrom M S 1993 Minority Carries in Ⅲ-Ⅴ Semiconductors: Physics and Applications(New York: Academic) p274
[26]	Xu Z Y, Tang C L 1984 Appl. Phys. Lett. 44 69

施引文献

[1]	Jiang Z, Zhang X L, Huang D X 2006 Acta Phys. Sin. 55 3196 (in Chinese) [蒋中、张新亮、黄徳修 2006 物理学报 55 3196]
[2]	Hunsche S, Heesel H, Ewertz A, Kurz H 1993 Phys. Rev. B 48 17818
[3]	Leitenstorfer A, Fürst C, Laubereau A, Kaiser W, Trnkle G, Weimann G 1996 Phys. Rev. Lett. 76 1545
[4]	Lin W Z, Fujimoto L G, Ippen E P 1987 Appl. Phys. Lett. 50 124
[5]	Lin W Z, Schoenlein R W, Fujimoto J G 1988 IEEE Journal of Quantum Electronics 24 267
[6]	Rosenwaks Y, Hanna M C, Levi D H, Szmyd D M, Ahrenkiel R K, Nozik A J 1993 Phys. Rev. B 48 675
[7]	Fatti N D, Langot P, Tommasi R, vallée F 1999 Phys. Rev. B 59 4576
[8]	Guo B, Wen J H, Zhang H C, Liao R, Lai T S, Lin W Z 2001 J. Infrared Millim. Waves. 20 179 (in Chinese) [郭冰、文锦辉、张海朝、廖睿、赖天树、林位株 2001 红外与毫米波学报 20 179]
[9]	Bennett B R, Soref R A, Alamo J A D 1990 IEEE Journal of Quantum Electronics 26 113
[10]	Prabhu S S, Vengurlekar A S 2004 J. Appl. Phys. 95 7803
[11]	Trnkle G, Lach E, Forchel A, Scholz F, Ell C, Haug H, Weimann G, Griffiths G, Kroemer, Subbanna S 1987 Phys. Rev. B 36 6712
[12]	Güven K, Tanatar B 1996 Superlatt. Microstruct 20 81
[13]	Juodawlkis P W, Ralph S E 2000 Appl. Phys. Lett. 76 1722
[14]	Nagai T, Inagaki T J, Kanemitsu Y 2004 Appl. Phys. Lett. 84 1284
[15]	Zhang Y, Sarma S D 2005 Phys. Rev. B 72 125303
[16]	Collet J H, Hunsche S, Heesel H, Kurz H 1994 Phys. Rev. B 50 10649
[17]	Stanton C J, Bailey D W 1993 Phys. Rev. B 47 1624
[18]	Ganikhanov F, Burr K C, Hilton D J, Tang C L 1999 Phys. Rev. B 60 8890
[19]	Henriques A B, Obukhov S, Goncalves L C D, Souza P L, Yavich B 1997 phys. Stat. sol. (a) 164 133
[20]	Trnkle G, Leier H, Forchel A 1987 Phys. Rev. Lett. 58 419
[21]	Nagai T, Inagaki T J, Kanemitsu Y 2004 Appl. Phys. Lett. 84 1284
[22]	Langot P, Tommasi R, vallée F 1996 Phys. Rev. B 54 1775
[23]	Ortiz V, Nagle J, Alexandrou A 2002 Appl. Phys. Lett. 80 2505
[24]	Lai T S, Teng L H, Jiao Z X, Xu H H, Lei L, Wen J H, Lin W Z 2007 Appl. Phys. Lett. 91 062110
[25]	Ahrenkiel R K, Lundstrom M S 1993 Minority Carries in Ⅲ-Ⅴ Semiconductors: Physics and Applications(New York: Academic) p274
[26]	Xu Z Y, Tang C L 1984 Appl. Phys. Lett. 44 69

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GaAs中带填充效应与带隙重整化效应的竞争

1. (1)青岛科技大学数理学院,青岛 266061; (2)中山大学光电材料与技术国家重点实验室,物理系,广州 510275

基金项目:

国家自然科学基金(批准号:10974106),青岛科技大学引进人才科研启动基金(批准号:4000022428)山东省杰出青年基金(批准号:JQ201018),山东省自然科学基金重点项目(批准号:ZR2009AZ002)资助的课题.

收稿日期: 2010-01-11

修回日期: 2010-07-20

刊出日期: 2011-02-05

摘要: 采用时间分辨线偏振光抽运-探测光谱研究常温下本征GaAs中载流子弛豫动力学,观察到饱和吸收和吸收增强现象.发现载流子浓度为2×1017 cm-3, 探测光子能量小于1.549 eV时,饱和吸收现象比较明显,反之,有明显的吸收增强现象出现.载流子浓度大于7×1016 cm-3的范围内,吸收增强信号随时间增大没有减弱的趋势,反而有继续增强的趋势.理论上,考虑带填充效应和带隙重整化效应的竞争,模拟得到与实验谱线相符合的结果.

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