太赫兹脉冲在半导体材料中的光致瞬态电流效应研究

摘要

本文通过具有亚皮秒脉宽，峰值电场大于200kV/cm的强太赫兹脉冲，在无偏压的均匀n型掺杂Si, GaAs等半导体介质中激励出如图1所示的纳秒脉冲宽度、GHz波段的瞬态低频整流电流，该电流幅度随应用的太赫兹电场强度增大而呈现出指数增大趋势。另外，观察到的太赫兹光生电流方向和太赫兹偏振方向一致。并且太赫兹波形相位变换180度或振荡方向翻转，太赫兹光致电流的正负极性随之变化。初步的理论和实验分析显示，在亚皮秒脉宽的强太赫兹脉冲电场作用下，受到瞬态加速的电子会经历弹道输运、导带子谷谷间散射等过程，进而引起电子在动量空间的瞬态非平衡分布，导致瞬态光致电流。不同于一般的光整流或光感起电效应，这类新的光生电流效应主要决定于导带结构，和晶体结构对称性无直接关系。该效应有望应用于偏振敏感的太赫兹光电探测器。