Многофотонное возбуждение и рекомендация неравновесных носителей заряда в широкозонных кристаллах при воздействии пикосекундных лазерных импульсов

• Автор: Гарнов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 279 с. : ил

Оглавление
Введение.
Глава 1. Многофотонное поглощение света и возбуждение неравновесных носителей заряда в твердых телах.
Теоретические и экспериментальные основы метода нестационарной пикосекундной лазерной фотопроводимости.
1.1. Введение.
1.2. Экспериментальные методы исследования процессов собственного многофотонного поглощения света в твердых телах.
1.3. Основные аналитические соотношения.
1.4. Схема регистрации и методика измерений нестационарной пикосекундной лазерной фотопроводимости в ЩГК.
1.5. Стабильный пикосекундный ИАГ:Кс1 лазер с эффективным преобразованием излучения в гармоники.
1.6. Выводы Главы 1.
Глава 2. Собственные и примесные механизмы возбуждения неравновесных носителей заряда в широкозонных кристаллах.
2.1. Введение
2.2. Измерение коэффициентов многофотонного поглощения света в щелочногалоидных кристаллах методом нестационарной пикосекундной лазерной фотопроводимости.
2.3 Сопоставление экспериментальных и расчетных значений коэффициентов многофотонного поглощения света в ЩГК.
2.4. Многофотонные и примесные механизмы возбуждения неравновесных носителей заряда и их связь с процессами лазерного разрушения широкозонных диэлектриков.
2.4.1. Измерения примесного поглощения света в ЩГК методом нестационарной пикосекундной лазерной фотопроводимости.
2.4.2. Экспериментальные исследования процессов лазерного разрушения широкозонных оптических материалов.
2.5. Измерение дрейфовых подвижностей неравновесных термализованных электронов в щелочно-галоидных кристаллах.
2.6. Выводы Главы 2.

Глава 3. Многофотонное возбуждение и рекомбинация неравновесных
носителей заряда в щелочно-галоидных кристаллах в условиях интенсивного лазерно-индуцированного дефектообразования.
3.1. Введение.
3.2. Двухфотонное возбуждение нестационарной фотопроводимости в ЩГК при комнатных температурах. Исследования процессов линейной и квадратичной рекомбинация неравновесных носителей заряда.
3.3. Генерация неравновесных носителей заряда и лазерно-индуцированное центрообразование в широкозонных диэлектриках при трехфотонном поглощении света.
3.4. Нестационарная пикосекундная лазерная фотопроводимость ЩГК при повышенных температурах.
3.5. Выводы Г лавы 3.
Г лава 4. Пикосекундная лазерная фотопроводимость природных кристаллов
алмаза и поликристаллических алмазных пленок.
4.1.Введение.
4.2. Параметры исследуемых образцов.
4.3. Экспериментальные результаты исследования ПЛФП алмазных материалов.
4.4. Численное моделирование нестационарной фотопроводимости алмазных материалов.
4.5. Исследования процессов оптоэлектронной коммутации высоковольтных электрических сигналов при объемном
оптическом возбуждении неравновесных носителей заряда в алмазных материалах.
4.6. Выводы Главы 4.
Г лава 5. Исследования процессов рекомбинации неравновесных носителей
заряда в широкозонных диэлектриках и полупроводниках методом высокоскоростного зондирования электромагнитным излучением миллиметрового диапазона.
5.1. Введение.
5.2. Экспериментальная установка для исследования процессов возбуждения и измерения времен жизни ННЗ методом микроволнового зондирования.
5.3. Основные экспериментальные результаты.
5.4. Расчетные зависимости наведенного отражения/пропускания плоскопараллельных образцов при объемной и
поверхностной генерации ННЗ.

5.4.1. Объемное возбуждение образцов.
5.4.2. Поверхностное возбуждение образцов.
5.5. Результаты численного моделирования оптических свойств лазерно-возбужденных плоскопараллельных образцов.
Анализ и сопоставление расчетных и экспериментальных данных.
5.5.1. Объемное возбуждение неравновесных носителей заряда.
5.5.2. Поверхностное возбуждение неравновесных носителей заряда.
5.6. Амплитудно-временной анализ регистрируемых сигналов. Определение времен жизни неравновесных носителей заряда.
5.6.1. Анализ предельного временного разрешения детектора ММ излучения.
5.6.2. Процедура определения времен жизни неравновесных носителей заряда.
5.7. Выводы Главы 5.
Заключение
Литература

эффективностей не представляется возможным из-за отсутствия соответствующих экспериментальных данных по полупроводникам.
Таким образом, для надежного обнаружения многофотонного поглощения в широкозонных кристаллах приходится использовать существенно (на порядок величины) более высокие интенсивности возбуждающего излучения. При этом, однако, начинает сказываться влияние различного рода предпробойных и пороговых явлений (самофокусировка, радиационное дефектообразование, лазерное разрушение и т.п.), которые не только значительно усложняют проведение экспериментов, но и могут очень сильно исказить полученные результаты. Во избежание этого, в экспериментах необходимо использовать сверхкороткие (по крайней мере, пикосекундные) лазерные импульсы, поскольку в этом случае значительно повышается порог пробоя [4-5,20,55] и, соответственно, расширяется исследуемый диапазон интенсивностей. Последнее обстоятельство имеет принципиальное значение: при расширении диапазона интенсивностей
возбуждающего излучения не только повышается надежность идентификации многофотонного поглощения, в частности, определения степени процесса, но и зачастую открывается сама возможность его наблюдения.
Возбуждающие импульсы должны обладать высоким качеством и воспроизводимостью пространственно временных характеристик. Последнее требование начинает играть все более существенную роль по мере увеличения "степени фотонности" - нелинейности изучаемого процесса, что связано, в частности, с необходимостью применения более высоких интенсивностей, лежащих в "опасной", предпробойной области. При изучении двух- и трехфотонного поглощения возникают свои проблемы, связанные с необходимостью использовать УФ излучение. Главной из них является проблема поверхности - поверхностное поглощение, проводимость, фотоэмиссия. Кроме того, само получение качественных УФ пикосекундных лазерных импульсов представляет собой достаточно трудоемкую задачу. Перечисленные здесь чисто экспериментальные трудности, встающие при изучении многофотонного поглощения света в