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低温生长砷化镓的超快光抽运-太赫兹探测光谱

樊正富 谭智勇 万文坚 邢晓 林贤 金钻明 曹俊诚 马国宏

低温生长砷化镓的超快光抽运-太赫兹探测光谱

樊正富, 谭智勇, 万文坚, 邢晓, 林贤, 金钻明, 曹俊诚, 马国宏
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  • 本文采用光抽运-太赫兹探测技术系统研究了低温生长砷化镓(LT-GaAs)中光生载流子的超快动力学过程. 光激发LT-GaAs薄层电导率峰值随抽运光强增加而增加,最后达到饱和,其饱和功率为54 J/cm2. 当载流子浓度增大时,电子间的库仑相互作用将部分屏蔽缺陷对电子的俘获概率,从而导致LT-GaAs的快速载流子俘获时间随抽运光强增加而变长. 光激发薄层电导率的色散关系可以用Cole-Cole Drude模型很好地拟合,结果表明LT-GaAs内部载流子的散射时间随抽运光强增加和延迟时间(产生光和抽运光)变长而增加,主要来源于电子-电子散射以及电子-杂质缺陷散射共同贡献,其中电子-杂质缺陷散射的强度与光激发薄层载流子浓度密切相关,并可由散射时间分布函数 来描述. 通过对光激发载流子动力学、光激发薄层电导率以及迁移率变化的研究,我们提出适当增加缺陷浓度,可以进一步降低载流子迁移率和寿命,为研制和设计优良的THz发射器提供了实验依据.
      通信作者: 马国宏, ghma@staff.shu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11674213,11604202,61405233)、国家重大科学仪器设备开发专项(批准号:2011YQ150021)和上海市教委重点课题(批准号:14ZZ101)资助的课题.
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    Kostakis I, Missous M 2013 AIP Adv. 3 092131

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    Kostakis I, Saeedkia D, Missous M 2012 IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 2 617

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-12-07
  • 修回日期:  2017-01-19
  • 刊出日期:  2017-04-05

低温生长砷化镓的超快光抽运-太赫兹探测光谱

  • 1. 上海大学物理系, 上海 200444;
  • 2. 中国科学院上海微系统与信息技术研究所, 中国科学院太赫兹固态技术重点实验室, 上海 200050
  • 通信作者: 马国宏, ghma@staff.shu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11674213,11604202,61405233)、国家重大科学仪器设备开发专项(批准号:2011YQ150021)和上海市教委重点课题(批准号:14ZZ101)资助的课题.

摘要: 本文采用光抽运-太赫兹探测技术系统研究了低温生长砷化镓(LT-GaAs)中光生载流子的超快动力学过程. 光激发LT-GaAs薄层电导率峰值随抽运光强增加而增加,最后达到饱和,其饱和功率为54 J/cm2. 当载流子浓度增大时,电子间的库仑相互作用将部分屏蔽缺陷对电子的俘获概率,从而导致LT-GaAs的快速载流子俘获时间随抽运光强增加而变长. 光激发薄层电导率的色散关系可以用Cole-Cole Drude模型很好地拟合,结果表明LT-GaAs内部载流子的散射时间随抽运光强增加和延迟时间(产生光和抽运光)变长而增加,主要来源于电子-电子散射以及电子-杂质缺陷散射共同贡献,其中电子-杂质缺陷散射的强度与光激发薄层载流子浓度密切相关,并可由散射时间分布函数 来描述. 通过对光激发载流子动力学、光激发薄层电导率以及迁移率变化的研究,我们提出适当增加缺陷浓度,可以进一步降低载流子迁移率和寿命,为研制和设计优良的THz发射器提供了实验依据.

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