砷化镓太赫兹光导天线的制备及性能研究

用半绝缘砷化镓(SI-GaAs)材料制备了太赫兹(THz)光导天线和天线阵列,其电极间隙分别为50μm、100μm、150μm。用THz时域光谱系统(THz-Time domain system)测试和比较了三种不同电极间隙天线的THz辐射性能,研究了电极间隙的大小对光导天线辐射THz性能影响。实验表明相同衬底材料、几何结构和制作工艺的天线,辐射出的THz电磁波的频谱基本相同,与电极间隙无关;光导天线THz电磁波远场辐射强度与外加偏置电场和天线的有效辐射面积成正比。光导天线阵列在相同的偏置电场以及相同激光光源的情况下比常规光导天线有更强的辐射THz波的能力。     

热载流子效应对GaAs光电导天线仿真的DD模型修正

研究了光电导天线辐射产生的太赫兹电场强度与外加偏置电场的关系。利用太赫兹时域光谱系统对34μm孔径GaAs偶极子光电导天线进行了测量,得到了外加16.2 kV/cm电场时,辐射太赫兹电场趋于饱和。理论分析了热载流子效应是使光电导天线辐射太赫兹电场趋于饱和的主要原因。同时用热载流子效应修正的扩散-漂移模型结合时域有限差分方法对该天线进行了仿真,仿真与实测数据吻合,表明:考虑飞秒激光照射强场条件下GaAs材料,修正的扩散-漂移模型热载流子效应对漂移速度的影响能准确仿真偏置电场与光电导天线辐射场强的关系。     

基于半绝缘砷化镓叉趾结构光电导天线太赫兹发射频谱的温度倚赖特性

报道了一种基于半绝缘砷化镓(SI-GaAs)叉趾结构光电导天线在不同光生载流子浓度注入条件下,温度在4.2~270 K之间的太赫兹(THz)发射频谱.实验结果表明当温度达到70 K时,其THz发射强度达到最大值.光生载流子浓度和温度共同主导了THz波形和带宽.高照度情况下,大的光生载流子浓度导致空间电荷屏蔽.在此情况下,温度上升导致THz振荡的第一波谷退化.低照度情况下,THz波形呈现单极振荡,且随温度下降发射频谱出现红移.低温导致SI-GaAs的能隙和载流子迁移率发生变化,导致载流子出现谷带间散射,这一机制主导了光电导天线载流子动力学行为.高照度情况下,光电导天线太赫兹发射频谱的温度倚赖特性由空间电荷屏蔽导致的载流子迁移率差异决定.低照度情况下,温度倚赖特性由谷带间散射决定.     

基于半绝缘砷化镓叉趾结构光电导天线太赫兹发射频谱的温度倚赖特性（英文）

报道了一种基于半绝缘砷化镓(SI-Ga As)叉趾结构光电导天线在不同光生载流子浓度注入条件下,温度在4.2~270 K之间的太赫兹(THz)发射频谱.实验结果表明当温度达到70 K时,其THz发射强度达到最大值.光生载流子浓度和温度共同主导了THz波形和带宽.高照度情况下,大的光生载流子浓度导致空间电荷屏蔽.在此情况下,温度上升导致THz振荡的第一波谷退化.低照度情况下,THz波形呈现单极振荡,且随温度下降发射频谱出现红移.低温导致SI-Ga As的能隙和载流子迁移率发生变化,导致载流子出现谷带间散射,这一机制主导了光电导天线载流子动力学行为.高照度情况下,光电导天线太赫兹发射频谱的温度倚赖特性由空间电荷屏蔽导致的载流子迁移率差异决定.低照度情况下,温度倚赖特性由谷带间散射决定.     

高倍增GaAs光电导开关中的单电荷畴

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Look-on效应。分析了单电荷畴的民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。     

高倍增GaAs光电导开关中的单电荷畴

给出了高倍增SI-GaAs光电导开关在临界光能、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、电阈条件,提出了脾类似于耿畴的单极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。分析了单极电荷畴形成和国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。 （将发表在《西安理工大学学报》2001 Vol.17 No.2）     

GaAs光电导开关非线性锁定效应的机理研究

根据光激发电荷畴模型,研究强电场条件下,半绝缘GaAs光电导开关体内热电子的瞬态输运过程及载流子与晶格相互作用的性质,并对光激发单极电荷畴的形成、生长、输运及达到稳定平衡状态的全过程进行了分析。认为GaAs光电导开关的非线性锁定效应是光激发单电荷畴处于稳定平衡状态时的必然结果,同时,电荷畴内部及前端的强电场区域伴随有热电子强烈的局部碰撞电离和辐射复合作用,使载流子迅速雪崩倍增,形成输出电脉冲的超快上升沿,强电场区出现在GaAs光电导开关的阳极周围,在电荷畴到阳极之间将发生强烈的碰撞电离和辐射复合发光,形成丝状电流。     

论文摘要

高倍增 Ga As光电导开关中的单电荷畴施　卫 ,陈二柱 ,张显斌(西安理工大学理学院 ,陕西西安 71 0 0 4 8)给出了高倍增 SI-Ga As光电导开关在临界光能、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 ,提出了用类似于耿畴的单极电荷畴的物理模型来描述高倍增 Ga As光电导开关中的 Lock-on效应。分析了单极电荷畴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。(将发表在《西安理工大学学报》2 0 0 1 Vol.1 7No.2 )真空内氧化法制备 α-Al2 O3/ Cu复合材料王武孝 ,袁…     

超快光电导开关瞬态电阻计算方法

应用电磁学原理,研究了光电导开关输出电流中的位移电流和传导电流,认为位移电流可以由内建电场变化和负载分压过程引起.内建电场变化引起的位移电流在大间隙光电导开关中可以忽略;负载分压引起的位移电流能够抑制光电导开关输出电流的变化.横向光电导开关的输出电流主要依赖电极吸收载流子形成的传导电流和负载分压引起的位移电流.建立了基于载流子输运过程与瞬态电磁过程的全电流模型.根据此模型得到了光电导开关瞬态电阻计算方法,与电导率模型相比,该方法可以更精确描述超快光电导开关的瞬态电阻.     

光学整流产生和电光取样探测THz辐射的数值模拟

从麦克斯韦方程出发,得到光学整流方法产生THz辐射的电场的表达式以及自由空间电光取样系统探测到的电光信号与入射的THz辐射电场之间的理论关系式,并选取GaAs为产生晶体,ZnTe为探测晶体,通过数值模拟讨论激光脉冲宽度、产生晶体和探测晶体厚度这三个主要的实验因素对THz光谱的影响。     

Propagation characteristics of arrayed transient electromagnetic pulses

Starting from the uniform disk current model, an analytical solution for the electromagnetic pulse axial energy radiation is derived and a physical meaning then given to the axial energy propagation characteristics of a unit antenna. From this solution, a point-source approximation model in the time domain is introduced. Parameters such as the energy propagation characteristics and beamwidth of the electromagnetic pulse beam radiating from arrayed antenna are analyzed theoretically. An arrayed transient electromagnetic pulse generator is developed incorporating a 23×16 ultra-wideband tapered slot antenna integrated with a Blumlein formation line and photoconductive semiconductor switch. Experiments performed over a 2.5 km range confirm that the arrayed transient electromagnetic pulse can propagate in free space with the specified waveform. Moreover, the field components can be superposed in phase, and the radiation beam can be focused into a single pulse. Results from calculations are in agreement with experimental results within the measurement uncertainties.     

恒定电流密度分布与霍耳电场

研究了恒定电流场中电流密度沿导体径向的分布和霍耳电场产生的机理及作用,结果表明,沿径向载流子密度增大、载流子定向运动速度增大,载流子在晶格势场中的能态逐步升高;无论在载流的导体内还是在处于超导载流态的超导体内都存在着径向的霍耳电场;霍耳电场的存在是载流子力学平衡的必备条件,霍耳电场关于径向的线积分是载流子在晶格势场中能量增量的量度.霍耳电场与电流磁场的坡印亭矢量表示了电流能量的传输方向,同时证明了焦耳热来源于载流子在晶格势场中的能态变化——从高能态向低能态跃迁,它可以用导体内的轴向电场和电流磁场的坡印亭矢量来表示,导体外表面附近的电场来源于载流子的运动状态变化,而不是直接来自于电源.用处于载流超导态的超导体不存在轴向电场的事实,说明了载流导体内的轴向电场并不是稳定分布的电荷产生的.     

电热效应机理分析

分析了电热产生的机理,认为,绝缘体材料中的电热是由于外电场作用使价电子能态升高,改变了构成材料的价电子空间位置,使得晶格势场分布发生了变化,价电子系统处于高能状态.价电子系统由高能状态向低能状态转变的过程,对应于导体由热学非平衡态向平衡态——热学最可几状态转变,此时以热的形式放出多余能量,即表现为电热.导体载流时,载流子在作宏观定向运动,当其靠近原子实时,由于在晶格势场中的能态降低,故以热的形式放出多余能量,这就是通常所说的电流热效应.其实,电热与载流子宏观定向运动无关,例如,处于超导载流态的超导体内,虽然有载流子的宏观定向运动,但没有电热产生.电热产生是与价电子能态变化紧密相关的.     

高压交直流输电比较研究

比较了高压交流输电和高压直流输电的差异,认为,输送同样的电能,高压直流输电损耗少的原因在于载流子在晶格势场中的能态低;由于载流子受到感应电场的作用,高压交流输电载流子在晶格势场中的能态将高于高压直流输电载流子的能态。不论高压交流输电还是高压直流输电都存在着趋肤效应,直流趋肤效应起源于载流子受到的霍尔电场力;交流趋肤效应起源于载流子除了受到霍尔电场力外,还受到了交变电场力的作用.     

GaAs光导开关超短电脉冲响应特性的研究

用1064 nm激光脉冲触发半绝缘GaAs光导开关,对线性模式输出超短电脉冲响应特性进行了测试,并对所测试的实验结果进行理论分析。分别给出了在偏置电压和触发光能一定的条件下,超短电脉冲响应特性的变化规律;指出影响超短电脉冲响应特性的主要原因是由于缺陷能级的俘获作用,共面微带传输线对超短电脉冲波形不产生明显的影响。     

微微秒光电导采样技术及应用

本文介绍了微微秒光电导采样技术的原理，应用自己研制的微微秒光电导采样系统测量了自制的ｐｓ光电导开关、超高速光电探测器、同轴电缆线的色散展宽、锁模Ａｒ激光的脉冲宽度和ＧａＡｓ场效应晶体管的响应时间等。     

能量选择表面材料防护性能研究

介绍了一种新型电磁屏蔽材料:能量选择表面,分析了其屏蔽原理和结构组成,从理论方面研究了能量选择表面在不同辐照场强下呈现的阻抗及入射场强与透射场强的关系,并对材料在连续波和电磁脉冲作用下的防护性能进行了试验研究. 研究表明,在连续波作用下,材料的防护性能随着辐照场强的增大而增强,并且延迟时间随着辐照场强的增大而减小;在电磁脉冲作用下,屏蔽材料对于脉宽较窄的电磁脉冲不具有防护能力,原因是构成材料的二极管导通存在延迟时间,电磁脉冲的脉宽小于二极管导通延迟时间,并提出了相关解决方案.      

太赫兹场作用下的GaAs双量子阱的光吸收分析

用密度矩阵理论分析了在超快脉冲及太赫兹场作用下GaAs量子阱和双量子阱的光吸收谱.分析表明：在直流和太赫兹场作用下,由于量子约束斯塔克效应,光吸收谱呈现出多个激子吸收峰.改变太赫兹的强度和频率,吸收谱出现恶歇分裂,并产生边带,这些分裂主要来源于太赫兹作用下激子的非线性效应.