Введение к работе
Актальность_тема^ Процессы формирования решеток пространственного заряда в фотопроводниках и, в частности, в фотореф-рактивных кристаллах (ФРК) привлекают в настоящее время значительное внимание. С одной стороны, исследование этих процессов позволяет определять фотоэлектрические параметры материалов, с другой стороны, оно важно для понимания особенностей голографи-ческой записи в них [I]. Нестационарная фотоЭДО первоначально наблюдалась как электрический ток во внешней цепи возникающий в процессе записи голограмм в ФРК группы силленитов (Bi sio , Bi tTiOJe) [2,3]. В ходе этих исследований обнаружилось, что фотоЭДС представляет значительный самостоятельный интерес. Во-первых, о ее помощью мояно определить такие параметры, как знак фотоносителей, их диффузионные длины, времена хизни, концентрацию примесных центров. Во - вторых, она может использоваться для измерения движений световых картин, в частности, для измерения фазовой модуляции световых пучков. При этом благодаря формированию внутри фотопроводника пространственного заряда копирующего распределение интенсивности света, оказывается возможным скомпенсировать при детектировании неправильности волновых фронтов и медленные их искажения, т.е. работающий на таком принципе фото-приемник обладает свойством адаптивности [4].
Фоторэфрактивные полупроводники, которые активно исследуются в последнее время, это материалы, чувствительные ( в отличие от ФРК группы онлленитов) к свету в блюшем ИК диапазоне. Они демонстрируют рекордную чувствительность к топографической записи. В них были обнаружены новые механизмы образования решетки заряда и получены высокие коэффициенты двухволнового усиления. Первые исследования нестационарной фотоЭДС в фоторефрак'тивном полупроводнике GaAa [6,6] показали его высокую эффективность для детектирования фазомодулированных оигналов [7]. Кроме того, выяснилось что фотоЭДО в этом материале обладает рядом интересных особенностей связанных с биполярной фотопроводимостью и сильным поглощением в видимой области спектра.
Цель работы. Основной целью данной работы являлось экспериментальное и теоретическое исследование особенностей нестаци-
ОНарНОЙ фОТоЭДС В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ Кристаллах GaAs, CdTe, CdSe, '
а также адаптивных фотоприемников на их основе.
І.В случае сильного собственного поглощения либо поглощения в тонкой пленке, максимальная величина сигнала фотоЭДС и его зависимость от пространственной частоты решетки остаются примерно такими же, как и в случае слабого поглощения. Для тонкой пленки за счет появления приповерхностного заряда происходит' замедление построения решетки электрического поля приводящее к уменьшению характерной частоты среза по сравнению с объемным случаем.
2.Наличие темновой проводимости или нелинейной рекомбинации в случае биполярного фотопроводника может приводить к качественно иной, чем для монополярного фотопроводника, зависимости сигнала фотоЭДС от внешнего поля.
3.Зависимость сигнала фотоЭДС возбуждаемого колеблющейся спокл- картиной от амплитуда колебаний определяется, параметрами автокорреляционной функции спекл- картины. Величина этого сигнала сравнима с сигналом, возбуждаемым колебаниями интерференционных полос с пространственным периодом порядка даамэтра спекла.
Научная_новизна работы состоит в том, что в ней впервые :
-
Проведено подробное теоретическое исследование нестационарной фотоЭДС в характерных для полуизолирующих полупроводниковых кристаллах случаях сильного поглощения света и биполярной проводимости при слабом поглощении, а также рассмотрен случай тонкой пленки.
-
Экспериментально обнаружена и исследована нестационарная фотоЭДС в полупроводниковых кристаллах CdTe и cdSe, и фотореф-рактишше свойства CdSe.
3.Теоретически и экспериментально ( на примере GaAs) исследовано взаимодействие колеблющейся опекл-картины с адаптивным фотоприемником основанным на аффекте нестационарной фотоЭДС. Практическая_ценность работа состоит в том, что в ней : I.Показано, что сильное поглощение света не приводит к значительному ухудшению параметров сигнала фотоЭДС, что позволяет использовать тонкие образцы и пленки полупроводниковых материалов вместо массивных образцов в качестве адаптивных фото-
приемников.
2.Продемонстрирована возможность измерения в реальном времени как нормальных, так и касательных компонент колебаний диф-фузно рассеивающих поверхностей в субмикронном и микронном диапазона путем регистрации колебаний спекл-картины с помощью адаптивного фотоприемника на основе полуизолирующего арсенкда галлия,
Публикации.Основание результаты диссертационной работы изложены в 7 научных публикациях, список которых приведен в конце автореферата.
Atffi25ffl?5_p_(foTH. Материалы диссертационной работы докладывались и обсувдались на: Конференции по лазерам и электрооптике (США, Балтимора, 1993 г.), Международной конференции по фотореф-рактивным материалам, эффектами приборам (Минск,1993 г.), 4 Латиноамериканской конференции по оптике, лазерам и приложениям (Мексика, Оастепек 1993), 26 Национальной конференции по физике Мексиканского Физического общества (Мексика, Акапулько 1993); на семинарах отдела Квантовой Электроники ФТИ РАН им. А.Ф.Иоффе, Университета Южной Калифорнии .(США), Национального Института Астрофизики Оптики и Электроники (Мексика), Исследовательского центра фирмы Хьюз (США).
Структїра_и объем работы. Диссертация состоит из ввеДа
ния, четырех глав, заключения; содержит 37 рисунков, одну таб
лицу, библиографию из из наименований. Полный объем дисертащш
123 страницы.
