Zn类半导体材料的超快非线性光学特性研究
21世纪的信息科学与技术高速发展,半导体材料及相关技术是促进高科技不断进步的关键因素。在各种化合物半导体中,尤其以宽带隙半导体材料的应用最为广泛,倍受科研工作者的关注。Ⅵ族Zn类半导体属于直接带隙半导体,研究这类半导体材料的非线性光学特性,对于提升半导体材料的应用具有重要作用,因此在ps或者是fs微小时间量级上,对Ⅵ族Zn类半导体的非线性光学特性以及在激光器作用下的快速微观过程进行的基础研究,获得半导体响应时间对于提高光电器件的性能具有重要作用。<br>   本文以Ⅵ族Zn类半导体材料为研究对象,在皮秒和飞秒两种激光脉冲作用下,通...
21世纪的信息科学与技术高速发展,半导体材料及相关技术是促进高科技不断进步的关键因素。在各种化合物半导体中,尤其以宽带隙半导体材料的应用最为广泛,倍受科研工作者的关注。Ⅵ族Zn类半导体属于直接带隙半导体,研究这类半导体材料的非线性光学特性,对于提升半导体材料的应用具有重要作用,因此在ps或者是fs微小时间量级上,对Ⅵ族Zn类半导体的非线性光学特性以及在激光器作用下的快速微观过程进行的基础研究,获得半导体响应时间对于提高光电器件的性能具有重要作用。
   本文以Ⅵ族Zn类半导体材料为研究对象,在皮秒和飞秒两种激光脉冲作用下,通过Z-scan技术及基于相位物体的泵浦探测技术研究其非线性光学特性及其动力学过程。
   采用Z-scan技术分别在两种激光脉冲作用下对三种Zn半导体材料的非线性吸收以及非线性折射特性进行研究,并根据理论拟合获得这三种半导体的非线性吸收系数以及非线性折射率。在532nm、21ps的激光脉冲作用下,ZnS、ZnO、ZnSe三种晶体的非线性吸收为双光子吸收,非线性折射率的符号为负。在800nm,脉冲宽度为130fs的激光脉冲作用下,ZnSe非线性吸收仍然为双光子吸收,而ZnS晶体和ZnO晶体发生三光子吸收,在此激光脉冲下三种晶体的非线性折射率的符号为正。
   利用基于相位物体的泵浦探测技术在皮秒激光脉冲下研究ZnO晶体和ZnS晶体的非线性动力学过程,并在飞秒激光脉冲作用下对ZnS晶体的超快非线性动力学过程进行研究。在皮秒激光脉冲作用下,ZnO晶体和ZnS晶体的非线性响主要包含双光子吸收诱导产生的自由载流子效应和束缚电子效应。双光子吸收、自由载流子吸收、自由载流子吸收截面以及自由载流子寿命都对非线性吸收有影响,非线性折射来源于自由载流子引起的折射率的改变和束缚电子的克尔折射,而两种晶体都表现为强的自由载流子非线性折射。在皮秒激光脉冲作用下,自由载流子引起的非线性作用很大,在飞秒量级的脉冲宽度下,非线性主要是来源于束缚电子引起的非线性,同皮秒激光脉冲宽度相比,自由载流子的作用非常小。
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作者: 李亚蕾
学科专业: 物理电子学
授予学位: 硕士
学位授予单位: 黑龙江大学
导师姓名: 常青
学位年度: 2013
语 种: chi
分类号: TN304
在线出版日期: 2013年10月8日