高倍增GaAs光电导开关的光激发电荷畴模型

结合实验中观察到的光激发电荷畴现象,提出光激发电荷畴理论模型描述高倍增GaAs光电导开关的瞬态特性,讨论了高倍增GaAs光电导开关的非线性特性如上升时间、时间延迟和光能、电场阈值,光激发电荷畴的成核、生长以及畴内发生的碰撞电离和辐射复合决定了高倍增GaAs光电导开关的引发和维持相,理论计算结果与实验测试相符合.     

高倍增GaAs光电导开关的光激发电荷畴模型

结合实验中观察到的光激发电荷畴现象 ,提出光激发电荷畴理论模型描述高倍增 Ga As光电导开关的瞬态特性 ,讨论了高倍增 Ga As光电导开关的非线性特性如上升时间、时间延迟和光能、电场阈值 ,光激发电荷畴的成核、生长以及畴内发生的碰撞电离和辐射复合决定了高倍增 Ga As光电导开关的引发和维持相 ,理论计算结果与实验测试相符合     

半导体材料

0118276高倍增 GaAs 光电导开关中的单电荷畴[刊]/施卫//西安理工大学学报.—2001,17(2).—113～116(K)给出了高倍增 SI-GaAs 光电导开关中在临界光能、电场阈值触发条件下的瞬态光激发电荷畴现象的实验结果,进一步讨论了生成畴的光、电阈值条件。提出用类似于耿畴的单电荷畴的物理模型来描述高倍增GaAs 光电导开关中的 Lock-on 效应。分析了单电荷畴的形成和辐射发光的物理过程,并对 Lock-on 效应的典型现象作了物理解释。参10     

半绝缘GaAs光电导开关的击穿特性

研究了在不同触发条件下半绝缘GaAs光电导开关的击穿特性.当触发光能量和偏置电场不同时,半绝缘GaAs光电导开关的击穿损坏程度也不同,分别表现为完全击穿、不完全击穿和可恢复击穿三种类型.通过对击穿实验结果的分析认为,电子俘获击穿机制是导致半绝缘GaAs光电导开关击穿损坏的主要原因.偏置电场和陷阱电荷所产生热电子的数量和动能决定了Ga-As键的断裂程度,Ga-As键的断裂程度则反映半绝缘GaAs光电导开关的击穿类型.     

半绝缘GaAs光电导开关的击穿特性

研究了在不同触发条件下半绝缘GaAs光电导开关的击穿特性 .当触发光能量和偏置电场不同时 ,半绝缘GaAs光电导开关的击穿损坏程度也不同 ,分别表现为完全击穿、不完全击穿和可恢复击穿三种类型 .通过对击穿实验结果的分析认为 ,电子俘获击穿机制是导致半绝缘GaAs光电导开关击穿损坏的主要原因 .偏置电场和陷阱电荷所产生热电子的数量和动能决定了Ga—As键的断裂程度 ,Ga—As键的断裂程度则反映半绝缘GaAs光电导开关的击穿类型     

高倍增高压超快GaAs光电导开关中的光激发畴现象

本文首次报道了在临界触发条件下观察到的高倍增ＧａＡｓ光电导开关中的光激发畴现象．分析了畴的产生与辐射发光在Ｌｏｃｋ－ｏｎ效应中的作用．指出正是光激发畴的性质与行为决定了ＧａＡｓ光电导开关高倍增工作模式的典型现象和特性．     

半绝缘GaAs光电导开关中光激发电荷畴的猝灭畴模式

在半绝缘GaAs光电导开关币发现了光激发电荷畴的猝灭畴模式.分析指出畴猝灭是由于畴在渡越中开关的瞬时电场低于畴的维持电场引起的,并指出在开关电场低于非线性光电导开关阈值电场条件下,在到达阳极前畴的猝灭可导致开关输出电流的振荡频率高于畴的渡越时间频率.根据开关上作电路条件及畴特性给出了猝火畴模式的等效电路,计算了相应的电路参数,计算结果与实验基本吻合.该研究为提高光注入畴器件的振荡频率及工作效率提供了理论和实验依据.     

半绝缘GaAs光电导开关中光激发电荷畴的猝灭畴模式

在半绝缘GaAs光电导开关中发现了光激发电荷畴的猝灭畴模式. 分析指出畴猝灭是由于畴在渡越中开关的瞬时电场低于畴的维持电场引起的,并指出在开关电场低于非线性光电导开关阈值电场条件下,在到达阳极前畴的猝灭可导致开关输出电流的振荡频率高于畴的渡越时间频率. 根据开关工作电路条件及畴特性给出了猝灭畴模式的等效电路,计算了相应的电路参数,计算结果与实验基本吻合. 该研究为提高光注入畴器件的振荡频率及工作效率提供了理论和实验依据.     

光电导开关非线性模式下光电延迟现象分析

报道了在高偏置电压下半绝缘GaAs光导开关进入非线性模式并产生光电延迟的实验结果.分析了非线性模式下光电延迟现象,指出半导体材料深能级杂质的俘获作用是产生光电延迟的主要原因;计算了由于电荷畴传输引起的光电延迟时间,得到与实验相吻合的结果.     

红外猝灭非线性砷化镓光电导开关产生太赫兹的实验研究

在实验上对光激发电荷畴进行有效的猝灭,是利用具有雪崩倍增效应的非线性砷化镓光电导开关作为太赫兹辐射源的关键问题之一。提出了基于双光束红外激光来猝灭砷化镓光电导开关的非线性模式的初步实验方法,两束激光时延为100 ps,其中第二束为猝灭光。实验中,12 mm间隙的砷化镓光电导开关偏置电压可达到32 kV,输出电流为900 A。同时,14 mm间隙开关在20 kV偏置、毫焦光能触发条件下,可连续工作230次,输出波形具有较好的重复性。结果表明,双光束红外激光能够猝灭非线性模式,重复工作性能稳定,对高重复频率触发下光电导方法产生高功率太赫兹辐射的研究奠定了前期实验基础。     

GaAs材料非平衡热电子的瞬态输运及其光电导特性

根据能带电子输运理论,对光激发热电子的产生、弛豫、复合过程进行了分析,并利用蒙特卡罗方法对不同电场中热电子输运的漂移速度瞬变特性进行了模拟。在稳态条件下,光电导及其相应的光电特性主要决定于复合过程;而在强电场和高激发状态下,则主要决定于热电子的行为。实验选用横向型GaAs光电导开关,在一定的偏置电压条件下输出线性与非线性两种不同模式的电脉冲,实验结果与理论一致。     

非线性GaAs光电导开关的瞬态特性分析

基于能量守恒原理推导出非线性GaAs光电导开关电路的差分公式,代入实验数据计算出开关的瞬态电压、电阻、功率.该方法解决了长期以来非线性GaAs光电导开关的瞬态特性难于测量的问题.通过GaAs光电导开关的瞬态电压曲线知,在锁定期间开关平均电场强度总是大于耿氏阈值,并随时间单调递增.通过对比开关与其电路电源的瞬态功率曲线,证明了电源功率不足是导致GaAs光电导开关从锁定状态进入自关断状态的根本原因,因此提出了在锁定期间通过改变电路的功率分布使开关可控关断的思想.     

非线性GaAs光电导开关的瞬态特性分析

基于能量守恒原理推导出非线性GaAs光电导开关电路的差分公式,代入实验数据计算出开关的瞬态电压、电阻、功率.该方法解决了长期以来非线性GaAs光电导开关的瞬态特性难于测量的问题.通过GaAs光电导开关的瞬态电压曲线知,在锁定期间开关平均电场强度总是大于耿氏阈值,并随时间单调递增.通过对比开关与其电路电源的瞬态功率曲线,证明了电源功率不足是导致GaAs光电导开关从锁定状态进入自关断状态的根本原因,因此提出了在锁定期间通过改变电路的功率分布使开关可控关断的思想.     

用1064nm激光脉冲触发半绝缘GaAs光电导开关的奇特光电导现象

报道了用1064nm激光脉冲触发半绝缘GaAs光电导开关的一种奇特光电导现象.GaAs光电导开关的电极间隙为4mm,当偏置电场分别为2.0和6.0kV/cm时,用脉冲能量为0.8mJ,宽度为5ns的激光触发开关,观察到开关输出的线性和非线性工作模式.当偏置电场增至9.5kV/cm,触发光脉冲能量在0.5～1.0mJ范围时,观察到奇特的光电导现象,开关先输出一个线性电脉冲,经过大约20～250ns时间延迟后,触发光脉冲消失,开关又输出一个非线性电脉冲.这一奇特光电导现象的物理机制与半绝缘GaAs中的反位缺陷和吸收机制有关.分析计算了线性与非线性电脉冲之间的延迟时间,结果与实验观察基本吻合.     

高倍增超快高压GaAs光电导开关触发瞬态特性分析

首次提出"发光畴"模型对强电场下GaAs光电导开关高倍增工作模式的物理机制进行解释.其要点是:光注入载流子引起开关电场畸变,开关偏置在触发电场阈值下因负阻效应产生高场畴,畴内发生碰撞电离引起载流子的雪崩倍增,相伴而生的辐射复合发射光子替代了已消失的触发光脉冲,畴的运动与发光使载流子以10⁸cm/s的速度穿越电极间隙,畴生存条件决定Lock-on电场,当外电路的控制使开关电场不能维持畴的生存时,开关电阻恢复.     

半绝缘GaAs光电导开关亚皮秒传输特性的研究

 本文应用Ensemble-Monte Carlo方法模拟了半绝缘GaAs(SI-GaAs)光电导开关基于Auston等效电路亚皮秒传输特性.从载流子在开关体内的动态特性出发,研究了光电导开关在飞秒激光脉冲触发下光电导传输特性、电介质弛豫特性、开关储能特性以及开关工作模式;分析了非线性光电导开关对光能阈值和偏置电场阈值要求的物理机制.     

大功率超快半导体光电导开关的触发瞬态特性

报道了用ns和fs超快脉冲激光器触发GaAs光电导开关的实验结果.用μJ量级的ns光脉冲触发3mm间隙的GaAs光电导开关,观察到线性和非线性工作模式,峰值电流达560A.当用重复率为76MHz的fs激光脉冲串触发同一器件时,电流脉冲上升时间小于200ps.     

大功率超快半导体光电导开关的触发瞬态特性

报道了用ns和fs超快脉冲激光器触发GaAs光电导开关的实验结果.用μJ量级的ns光脉冲触发3mm间隙的GaAs光电导开关,观察到线性和非线性工作模式,峰值电流达560A.当用重复率为76MHz的fs激光脉冲串触发同一器件时,电流脉冲上升时间小于200ps     

Analysis of Damage Induced by Repetition-Frequency Optical Pulse in Semi-insulating GaAs PCSS's Material

通过波长为1064 nm的重频激光光脉冲触发半绝缘GaAs光导开关损伤测试实验,观察脉冲激光触发过程中光电导开关电阻率的变化,对比低重频(＜1 kHz)和高重频的激光脉冲对GaAs光电导开关芯片的损伤阈值,分析了不同重复频率的激光脉冲引起光导开关芯片材料光损伤的主要原因,并探讨了损伤机理.研究表明,在重复频率激光作用下GaAs光导开关芯片材料的破坏阈值比在单脉冲作用下低,且不同重复频率的激光辐照下材料表面的温升速率不同.当激励光脉冲重复频率较低(＜1 kHz)时,芯片内的温升效应不显著,此时光损伤与重复频率无明显依赖关系,主要损伤机制为微损伤累积;而当重复频率较高时,开关材料内热积累引起的损伤占主要地位.     

重频光脉冲对半绝缘GaAs光导开关损伤分析

通过波长为1 064 nm的重频激光光脉冲触发半绝缘GaAs光导开关损伤测试实验,观察脉冲激光触发过程中光电导开关电阻率的变化,对比低重频(1 kHz)和高重频的激光脉冲对GaAs光电导开关芯片的损伤阈值,分析了不同重复频率的激光脉冲引起光导开关芯片材料光损伤的主要原因,并探讨了损伤机理。研究表明,在重复频率激光作用下GaAs光导开关芯片材料的破坏阈值比在单脉冲作用下低,且不同重复频率的激光辐照下材料表面的温升速率不同。当激励光脉冲重复频率较低(1 kHz)时,芯片内的温升效应不显著,此时光损伤与重复频率无明显依赖关系,主要损伤机制为微损伤累积;而当重复频率较高时,开关材料内热积累引起的损伤占主要地位。