Нестационарная фото-ЭДС в фоторефрактивных кристаллах со сложной структурой примесных уровней

• Автор: Брюшинин, Михаил Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 148 с. : ил

Содержание
Введение

1 Фотоиндуцированные явления в широкозонных полупроводниках

1.1 Динамика фотопроводимости в полупроводниках с мелкими ловушечными уровнями

1.2 Запись решеток объемного заряда в фоторефрактивных

кристаллах

1.3 Эффект нестационарной фото-ЭДС

1.4 Гомодинное детектирование фазомодулированного света

2 Методика экспериментов и физические свойства кристаллов В11281(Т1)02о, 8п82, СаАв

2.1 Методика экспериментальных исследований

2.2 Физические свойства исследуемых кристаллов и приготовление образцов
3 Нестационарная фото-ЭДС в кристаллах со сложной структурой локальных уровней
3.1 Двухуровневая модель фотопроводника и методика расчета фототока
3.2 Эффект нестационарной фото-ЭДС в отсутствие внешнего электрического поля
3.3 Нестационарная фото-ЭДС в фоторефрактивных крис-
таллах В^вЮго и Bi.12Ti.O2O) выращенных в атмосфере аргона

3.4 Нестационарная фото-ЭДС в широкозонных полупроводниках, помещенных во внешнее электрическое поле
3.5 Температурная зависимость нестационарной фото-ЭДС и времени релаксации фотопроводимости в фоторефрак-тивном кристалле ВфгЭЮгО) выращенном в атмосфере аргона
4 Нестационарный фототок в кристалле БпБг
4.1 Экспериментальные результаты
4.2 Теоретический анализ
5 Адаптивные фотоприемники на основе эффекта нестационарной фото-ЭДС
5.1 Измерение ультразвуковых колебаний пьезоэлектрических преобразователей
5.2 Объемные и контактные токи в адаптивных фотоприемниках на основе эффекта нестационарной фото-ЭДС: Теория
5.3 Нестационарная фото-ЭДС в адаптивных фотоприемниках на основе СаАв
Заключение
Литература

Введение
Создание новых и совершенствование уже существующих оптических и оптоэлектронных приборов требует постоянного и всестороннего развития методов обработки и регистрации оптического излучения, изучения свойств новых полупроводниковых материалов и фотоиндуци-рованных явлений в них. В данной связи большой интерес представляют исследования фоторефрактивного эффекта, находящегося на стыке таких наук как физика твердого тела, оптика и квантовая электроника. В фоторефрактивных кристаллах уникальным образом сочетаются высокая чувствительность и реверсивность, позволяя создавать на их основе пространственно-временные модуляторы света, приборы для голографической интерферометрии и виброметрии, голографические запоминающие устройства [1]. Возможность динамической перезаписи информации и, как следствие, работа в масштабе реального времени характерна для большинства практических применений фоторефрактивного эффекта.
Исследования динамической голографической записи в фоторефрактивных кристаллах привели к обнаружению стационарных [2], а затем и нестационарных [3] голографических фототоков. Эффект нестационарной фото-ЭДС регистрируется в виде знакопеременного тока в короткозамкнутом фотопроводящем образце, освещаемом колеблющейся интерференционной картиной. Эффект был открыт в кристалле ВДгЭЮго, а впоследствии и в ряде других фоторефрактивных материалов (ВфгТЮго, СаАэ, БтсВа^ДЬгОб, 1л№>Оз).
Появление нестационарной фото-ЭДС в полупроводнике обусловлено совместным действием нескольких эффектов, а именно, фотогенерацией свободных носителей заряда, процессами их перераспределения (диффузия, дрейф, фотогальванический эффект) и захвата на уровни

а также автоматические устройства для компенсации указанных фазовых сдвигов [53, 54]. К недостаткам данного метода также относится сложность юстировки интерферометра, в котором волновые фронты фазомодулированного и опорного пучков должны быть совмещены на фоточувствительной площадке фотоприемника с высокой степенью точности < А/8.
Использование методов динамической голографии [55] для гомодин-ного детектирования фазомодулированных световых сигналов позволяет избежать указанных проблем. Для преобразования оптического сигнала в электрический, опорный и сигнальный лучи света направляются на фоторефрактивный кристалл, в объеме которого они формируют интерференционную картину и соответствующую решетку показателя преломления (голограмму). Свет, выходящий из кристалла в направлении опорного и сигнального лучей, является суммой прошедшей и продифрагировавшей компонент, фазовый сдвиг ф0 между которыми определяется типом записанной голограммы. Для линейного преобразования фазовой модуляции в амплитудную фазовая голограмма должна быть “несмещенного” типа, что достигается приложением внешнего электрического поля к фоторефрактивному кристаллу [1]. Дальнейшее преобразование амплитудно-модулированного света в электрический сигнал может осуществляться, например, с помощью обычного фотодиода.
Основным достоинством этого способа по сравнению со стандартным является компенсация медленно меняющихся фазовых сдвигов за счет динамического характера записываемой голограммы. Последняя, по сути дела, в данном случае играет роль светоделителя в стандартной схеме интерферометра. ” Несмещенный” тип голограммы, формируемой в фоторефрактивном кристалле, обеспечивает необходимый фазовый сдвиг между световыми пучками (прямым, прошедшим через кристалл, и продифрагировавшим на голограмме) фо = д/2. При медленных фазовых уходах в интерферирующих световых пучках с ха-