半絕緣GaAs光電導(dǎo)開關(guān)的多光子過程與載流子倍增機(jī)理研究.pdf

1、光電導(dǎo)開關(guān)（Photoconductive Semi-conductor Switches，簡(jiǎn)稱PCSS）是利用光電半導(dǎo)體材料與超快脈沖激光器相結(jié)合形成的一類新型半導(dǎo)體光電器件。由于PCSS具有開關(guān)速度快、時(shí)間晃動(dòng)小、功率容量大、重復(fù)率高等特點(diǎn)，使其在超高速電子學(xué)、高功率微波產(chǎn)生、大電流點(diǎn)火等領(lǐng)域的應(yīng)用前景備受期待。在特定的觸發(fā)光能和偏置電場(chǎng)閾值下，光電導(dǎo)開關(guān)將會(huì)進(jìn)入非線性工作模式（高倍增模式），在此模式下光電導(dǎo)開關(guān)的應(yīng)用將會(huì)更加便捷，

2、有效。然而到目前為止，對(duì)光電導(dǎo)開關(guān)非線性模式還沒有一個(gè)統(tǒng)一的理論。本論文在對(duì)半絕緣GaAs光電導(dǎo)開關(guān)的光吸收機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合光電導(dǎo)開關(guān)非線性模式有關(guān)實(shí)驗(yàn)，對(duì)非線性光電導(dǎo)開關(guān)的載流子倍增機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　實(shí)驗(yàn)中，利用非線性透過率的實(shí)驗(yàn)方法，入射光強(qiáng)的范圍從15kW/cm2—直測(cè)量到14.3GW/cm2，詳細(xì)觀測(cè)到半絕緣GaAs材料在1064nm的激光器觸發(fā)下的吸收機(jī)制。通過理論

3、分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合，較為精確的測(cè)量出了雙光子吸收的觸發(fā)光強(qiáng)區(qū)間與雙光子吸收系數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)光強(qiáng)大于130MW/cm2時(shí)，雙光子吸收為主要吸收機(jī)制，測(cè)得雙光子吸收系數(shù)為28.8cm/GW。依據(jù)光吸收定律，分析了三光子吸收的理論模型并計(jì)算出三光子吸收的吸收系數(shù)。在非線性模式下，光激發(fā)載流子（Photoexcitation Carrier）是引發(fā)開關(guān)雪崩倍增的種子電荷。在對(duì)光吸收機(jī)制研究的基礎(chǔ)上，依據(jù)光激發(fā)電荷疇模型，結(jié)合非線PCSS的相