本文選題：雙調制反射光譜 + 半絕緣GaAs　； 參考：《物理學報》2017年14期

【摘要】：半導體材料電子能帶結構的確定對研究其物理性質及其在半導體器件方面的應用有重要意義.光調制反射光譜是一種無損和高靈敏度的表征半導體材料電子能帶結構的光學手段.光調制反射光譜中激光調制導致的材料介電函數(shù)的變化在聯(lián)合態(tài)密度奇點附近表現(xiàn)得更為明顯.通過測量這些變化,可以得到有關材料能帶結構臨界點的信息.然而在傳統(tǒng)的單調制反射光譜中,激光調制信號的光譜線型擬合和臨界點數(shù)目的分析往往被瑞利散射和熒光信號所干擾.本文將雙調制技術與雙通道鎖相放大器結合,消除了瑞利信號和熒光信號的干擾,獲得了具有較高信噪比的調制反射光譜信號.雙通道鎖相放大器可以同時解調出反射光譜信號及其經(jīng)泵浦激光調制后的細微變化量,避免了多次采集時可能存在的系統(tǒng)誤差.利用這種技術,在可見激光(2.33 eV)泵浦下,我們測量了半絕緣GaAs體材料從近紅外至紫外波段(1.1-6.0 eV)的雙調制反射光譜,獲得了多個能帶結構臨界點的信息.探測到了高于泵浦能量之上的與GaAs能帶結構高階臨界點對應的特征光譜信號,說明帶隙以上高階臨界點的光調制反射光譜本質是光生載流子對內建電場的調制,并不是來自該臨界點附近的能帶填充效應.這一結果表明雙調制反射光譜能夠對半導體材料能帶結構帶隙及其帶隙以上臨界點進行更準確的表征.
[Abstract]:The determination of the electronic band structure of semiconductor materials is of great significance for the study of its physical properties and its application in semiconductor devices. The optical modulation reflection spectrum is an optical means of nondestructive and highly sensitive characterization of the electronic band structure of semiconductor materials. The dielectric function changes of the material caused by laser modulation in the light modulated reflection spectrum. By measuring these changes, the information about the critical points of the material band structure can be obtained by measuring these changes. However, in the traditional monotone reflectance spectra, the spectral line fitting and the analysis of the critical points for the laser modulated signals are often disturbed by the Rayleigh scattering and the fluorescence signals. The dual modulation technique combined with the dual channel phase locked amplifier eliminates the interference of the Rayleigh signal and the fluorescence signal. The modulation reflection spectrum signal with high signal to noise ratio is obtained. The dual channel phase locked amplifier can simultaneously remove the reflection spectrum signal and the fine change after the pump laser modulation, thus avoiding the possibility of storing in multiple acquisition. With this technique, using this technique, we measured the semi insulating GaAs body material from the near infrared to the ultraviolet band (1.1-6.0 eV) with the dual modulation reflectance spectra under the visible laser (2.33 eV) pump, and obtained the information of the critical points of the band structure. The corresponding higher critical points of the GaAs energy band structure above the pump energy were detected. The characteristic spectral signal shows that the optical modulation reflection spectrum of the high order critical point above the band gap is essentially the modulation of the built electric field by the photogenerated carrier, and not the band filling effect near the critical point. This result shows that the dual modulation reflection spectrum can carry on the band gap and the critical point above the band gap of the semiconductor material. More accurate representation.

【作者單位】： 中國科學院半導體研究所半導體超晶格國家重點實驗室;中國科學院大學材料科學與光電技術學院;南通大學江蘇省專用集成電路設計重點實驗室;
【基金】：國家自然科學基金(批準號:61474067,11474277,11434010) 國家重點研發(fā)計劃(批準號:2016YFA0301204)資助的課題~~
【分類號】：TN304.23

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本文編號：1880525