Лазерная гиперзвуковая спектроскопия монокристаллов кремния и германия

• Автор: Пан Сиен Юй
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

•главление
ВЕДЕНИЕ
лава 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1 Сверхзвуковое расширение электронно-дырочной плазмы и проблема
звукового барьера
1.2 Цель, защищаемые положения и практическая значимость результатов
работы
лава 2 ТЕОРИЯ ГЕНЕРАЦИИ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ ГИПЕРЗВУКОВЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ
2.1 Механизмы лазерного возбуждения сверхкоротких акустических импульсов
2.2 Особенности распространения гиперзвука в кристаллах
2.3 Анализ процессов поверхностного фотовозбуждения
2.4 Диагностика сверхзвукового расширения электронно-дырочной плазмы
оптоакустическим методом
2.5 РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛАВЫ
Глава 3 ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ДЕФЛЕКЦИОННЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ МАЛЫХ СМЕЩЕНИЙ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА С ПИКОСЕКУНДНЫМ РАЗРЕШЕНИЕМ ПО ВРЕМЕНИ
3.1 Принцип дефлекционных измерений
3.2 Экспериментальная схема
3.2.1 Оптическая схема установки
3.2.2 Система фоторегистрации
3.3 РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛАВЫ
Глава 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

4.1 Геометрия образцов и условия эксперимента
4.2 Эксперименты с монокристаллом ве
4.3 Эксперименты с пленкой А1, напыленной на поверхности монокристалла Се
4.4 Измерение акустического импульса на возбуждаемой поверхности ве,
эксперименты с диэлектрическим зеркалом
4.5 Эксперименты с монокристаллом Б!
4.6 Исследование изменения коэффициента отражения фотовозбу ж денных
поверхностей ве и А1
4.7 РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛАВЫ
"лава 5 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
5.1 Условия оптоакустического возбуждения: оценки и предварительный
анализ
5.2 Методика компьютерного моделирования профилей и спектров импульсов гиперзвука
5.2.1 Учет геометрических эффектов: эффект уширения дефлекцион-ного сигнала, усреднение по апертуре пробного пучка и по его положению на поверхности
5.2.2 Сравнение аналитического решения и численного моделирования
5.3 Особенности распространения гиперзвуковых импульсов: анализ поглощения и дифракции
5.4 Механизмы возбуждения гиперзвука
5.5 Учет поверхностной и объемной рекомбинации
5.6 Пределы применения квазиоптического приближения
5.7 Анализ экспериментов с диэлектрическим зеркалом на передней поверхности образца
5.8 Анализ изменения коэффициента отражения
5.9 Сверхзвуковое движение фронта электронно-дырочной плазмы в Се

5.10 РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛАВЫ
ВКЛЮЧЕНИЕ

итература

:арактерная длительность то = т тг -Ь Тз. В спектре измеренного импульса частота 'тах соответствует максимуму спектра. А/ обозначает ширину спектра на полувы-оте. Для приведенных на рис. 4.2 профилей: Т] = 180 пс, г0 = 660 пс, А/ = 1.30 Тц.
На рисунке 4.2а приведены профили импульсов для разных положений микров-гата, смещающего образец поперек пучка накачки (вдоль оси х, рис. 4.1). При этом [рофиль импульса сдвигался как целое на линии задержки (на рисунке 4.2 измерение профили сдвинуты до наилучшего совпадения). Для кривой 1 (Б-Ь) положение гучка накачки х = «о, для 2 (Б-с) х = хо 4- 10 мкм, а для $-<[ х ~ х0 + 20 мкм.
Как видно из рис. 4.1, разным положениям образца по оси х соответствуют разные уганы пути распространения акустических импульса. Поэтому моменты достижения адней грани акустических импульсов разные и отсюда можно определить длину [ути, пройденного акустическим импульсом. Если сдвиг двух импульсов по времени ^ и сдвиг вдоль оси х Ах, тогда можно записать их соотношение в виде А1 = Аж0/со для одного прохода звука по толщине образца), где в - угол клина. На рис. 4.3 [редставлены зависимости А1 от Ах для двух групп результатов Б (семь проходов) и ) (один проход). Сопоставляя данные из групп Я и О, мы определяли число проходов [мпульсов гиперзвука по образцу и длину пути распространения.
На рис. 4.4 представлены профили и спектры двух импульсов из группы О, кото->ые соответствуют длине пути 110 мкм от поверхности возбуждения звука. Харак-'ерные параметры для профиля 0-(1): тх — 240 пс, Тч = 340 пс, т0 = т 4- т2 = 580 пс,
= 1 ГГц, /тах = 0.35 ГГц.
Было установлено, что форма измеряемых импульсов не зависят от интенсивно-:ти лазерного возбуждения. Зависимость характерной амплитуды акустического им-Еульса от интенсивности пучка накачки, регулируемой амплитудой модулирующего [апряжения на электро-оптическом модуляторе, была линейной. Измеренная зави-:имость пика дефлекционного сигнала от средней мощности накачки на поверхности •бразца приведена на рис. 4.5. Средняя мощность 40 мВт соответствует поверхност-юй плотности энергии 50 мкДж/см2. Из линейной зависимости на рис. 4.5 следует, [то в нашем оптоакустическом эксперименте нет каких-либо нелинейных эффектов.