Исследование особенностей взаимодействия коротковолнового электромагнитного излучения с фотоионизированным полупроводником и возможности создания на их основе СВЧ фотоприемников

• Автор: Царев, Вячеслав Павлович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Методы исследования физических параметров неравновесной фотовозбужденной плазмы полупроводников с помощью микроволнового излучения.
Постановка задачи
1.1. Взаимосвязь оптических и электрических параметров полупроводниковых материалов
1.2. Резонаторно - волноводные методы исследования плазмы полупроводников
1.3. Интерференционные методы измерения параметров полупроводников
1.4. Мостовые методы исследования свойств полупроводников
1.5. Выводы по главе
Глава 2. Взаимодействие СВЧ излучения с пространственнонеоднородной плазмой фотоионизированных носителей.
Постановка задачи
2.1. Распределение концентрации носителей заряда фото-ионизированной плазмы в тонких полупроводниковых элементах
2.2. Электродинамика фотовозбужденной полупроводниковой плазмы
2.3. Основные закономерности отражения коротковолнового излучения фотоионизированной полупроводни-

ковой плазмой в свободном пространстве
2.4. Выводы по главе
Глава 3. Взаимодействие коротковолнового СВЧ излуче -ния с плазмой фотоионизированных полупроводников в волноведущих системах. СВЧ интерферо-метрические измерительные системы параметров оптического излучения.
Постановка задачи
3.1. Взаимодействие СВЧ волн основного типа колебаний с плазмой фотоионизированных носителей, основные закономерности отражения СВЧ волны от фотовоз бужденного полупроводника
3.2. Устройство и принцип действия СВЧ фотоприемника
3.3. СВЧ интерферометрический измеритель интенсивности оптического излучения
3.4. Импульсные характеристики СВЧ интерферомет-рического измерителя интенсивности оптического излучения
3.5. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Развитие исследований взаимодействия коротковолнового сверхвысокочастотного (СВЧ) электромагнитного излучения с полупроводниковой плазмой существенно расширило представление о физических явлениях, имеющих место при подобном взаимодействии. Фактически, можно говорить о создании высокоточных методов диагностики состояния неравновесной плазмы на СВЧ. Использование этих методов в различных областях физики и техники становится актуальной задачей на современном этапе развития исследований. Значительной перспективой, судя по результатам отечественных и зарубежных работ, обладает использование этих методов в полупроводниковой фотометрии для диагностики состояния фотовозбуж-денной плазмы и создания принципиально новых измерительных систем. Исследования в этой области стимулируют дальнейшее изучение специфики физических явлений при взаимодействии коротковолновых частот (КВЧ) поля с фотовозбужденным полупроводником.
С другой стороны, в настоящее время в полупроводниковой фотометрии сложился круг проблем, принципиально неразрешимых при использовании традиционных методов измерения параметров активного полупроводникового элемента. Широко распространенные в полупроводниковой фотометрии принципы измерения параметров фотовозбужденного полупроводника на постоянном токе имеют определенные недостатки. Основное и принципиально неустранимое ограничение по быстродействию таких традиционных фотоприемников, как фотодиоды и фотосопротивления связано с малой подвижностью ионизированных носителей. Создание больших тянущих полей в данном случае не решает проблему, поскольку при этом резко возрастают генерационно-рекомбинационные шумы и нагрев полупроводникового элемента. Другой характерный недостаток этого принципа измерений связан с ограничением чувствительности полупроводниковых

Таблица 1.
Условия Поперечное распространение электромагнитной волны к А-В Продольное распространение электромагнитной волны к || В
необыкновенная Е ±В Обыкновенная Е || 5 левополяризованная волна Правополяризованная волна
— <1 (О 0<У<1-и 1-1/2<У<1+и 0<У<1 0<У<1+и 0<У<1-и
— >1 со 0<У<1+и 0<У<1 0<У<1+и 0<У<оо
Из таблицы видно, что для обработки полученных результатов, особенно на установках с переменным магнитным полем наиболее удобно поперечное распространение обыкновенной волны, коэффициенты преломления и затухания которой не зависят от значения магнитного
поля Е.
§1.4. Мостовые методы измерения свойств полупроводников
Из большого разнообразия волноводных методов измерения наиболее перспективным направлением изучения свойств фотовоз-бужденного полупроводника представляется использование волноводных мостов. Волноводные мостовые соединения являются основой любого СВЧ - интерферометра и дают возможность сравнивать фазы и амплитуды волн прошедших измерительные и опорные плечи интерферометра. Это позволяет с высокой точностью (порядка нескольких процентов и менее) измерять не только абсолютные значения действи-