脉冲激光与半导体材料HgCdTe和GaAs相互作用研究

摘要

本文研究了脉冲激光与碲镉汞和砷化镓相互作用过程中产生的等离子体演化性质，所获得的一些重要结论为改善PLD技术、提高薄膜质量提供了直接的依据。　　本文改进了Anisimov-Krokhin的蒸发波模型，考虑了固体靶熔化吸收的热量以及沉积在液体层中的能量，并且考虑了靶对激光的有效吸收，利用数值自恰求解方法计算了不同功率密度时激光照射碲镉汞表面产生的蒸气的压强、速度、温度、密度等动力学参量，计算结果表明蒸气压强、密度和蒸发波推进速度随激光功率密度呈线性增加，而蒸气温度和蒸气速度随激光功率密度呈对数增加。另外我们利用计算得到的蒸气速度计算了蒸发波和空气激波对材料表面产生的反冲压力，从而进一步解释了碲镉汞表面的断裂现象。分析了谱线各种可能的展宽机制，得出碲镉汞等离子体谱线的展宽主要是由Stark展宽引起的，根据Stark展宽讨论了电子密度的演化规律。

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第一章引言

1.1激光与物质相互作用在实际中的应用

1.2激光与物质相互作用的研究背景

1.3半导体材料HgCdTe和GaAs的研究意义及研究进展

1.4本论文的主要内容及安排

第二章激光表面损伤的实验观察和理论分析

2.1实验装置和实验方法

2.2激光烧蚀材料的表面形貌观察

2.2.1改变激光功率密度和脉冲个数时的材料表面烧蚀

2.2.2背景气压对表面烧蚀的影响

2.3材料表面周期性结构的物理解释

第三章激光气化和烧蚀引起的力学效应

3.1靶蒸气的气体动力学运动

3.2激光维持的爆轰波(LSD)

3.3激光照射HgCdTe表面气体动力学参数的计算

3.4蒸发对表面产生的压力作用

第四章激光等离子体特性研究

4.1实验装置和实验方法

4.2 GaAs等离子体特性分析

4.2.1 GaAs等离子体演化谱观察

4.2.2 GaAs等离子体飞行时间谱观察与分析

4.3 HgCdTe等离子体特性分析

4.3.1 HgCdTe等离子体演化谱观察

4.3.2 HgCdTe等离子体发射谱展宽机制分析

4.3.3电子密度的演化规律

第五章结论

参考文献

攻读硕士学位期间完成的论文

致谢