光猝滅-電場調(diào)控下高倍增GaAs光電導開關工作機理研究.pdf

1、高功率高重復頻率超快電脈沖的產(chǎn)生技術(shù)是一系列高科技研究與前沿研究的基礎，在通信、雷達、電子對抗、電磁武器、核爆模擬、激光核聚變、環(huán)境保護、食品保鮮、材料改性等領域有廣泛的應用。在兼顧高重復頻率電脈沖的功率和超短脈沖寬度兩個方面，砷化鎵（Gallium arsenide，GaAs）光電導開關（photoconductive semiconductor switch，PCSS）因其卓越的性能而被視為最有潛力的超快開關器件。
　　然而，

2、在高功率高重復頻率的重大應用需求下，GaAs PCSS的線性模式和高倍增模式都存在應用上的不足。線性模式下GaAs PCSS能迅速斷開，可以工作于較高的重復頻率；同時由于沒有電子的雪崩倍增現(xiàn)象，所以GaAs PCSS的工作壽命高，輸出波形易于調(diào)控。由于線性模式不具備支持電子雪崩倍增的偏置電場條件，也就不具有雪崩倍增效應，于是要想獲得髙功率輸出的電脈沖，就需要較大功率的脈沖激光器觸發(fā)GaAs PCSS。但是因為高功率激光器的成本高昂、系統(tǒng)

3、復雜，制約了GaAs PCSS在脈沖功率領域中更好的發(fā)展。人們關注到高倍增模式具有比線性模式上升時間短、所需觸發(fā)光能量低的優(yōu)勢，這就為利用激光二極管陣列代替復雜、昂貴的功率激光器觸發(fā)GaAs PCSS提供了有利依據(jù)。但是持續(xù)時間長達微秒量級的鎖定現(xiàn)象限制了GaAs PCSS的最高重復工作頻率，且電流高度集中成絲大大降低了開關的使用次數(shù)。
　　本文基于光激發(fā)電荷疇（photo-activated charge domain，PACD

4、）模型，提出了雙光束延時觸發(fā)下關斷GaAs PCSS高倍增模式鎖定效應的實驗思路，即利用疇的競爭猝滅機制在一定程度上關斷輸出電脈沖鎖定效應的持續(xù)狀態(tài)。同時在一定程度上保留相應的載流子高倍增機制。根據(jù)載流子輸運規(guī)律，設計了雙光束延時觸發(fā)的實驗平臺，考察了雙光束延遲時間、延遲觸發(fā)光能和光斑觸發(fā)相對位置、儲能電容等多個方面的因素對關斷GaAs PCSS高倍增程度的影響規(guī)律。相關的實驗結(jié)果表明，雙光束之間合適的延遲時間可以在一定程度上對GaAs