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使用太赫兹快速探测器测量硅少数载流子寿命

张钊 陈勰宇 田震

张钊, 陈勰宇, 田震. 使用太赫兹快速探测器测量硅少数载流子寿命[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(9): 919003-0919003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0919003
引用本文: 张钊, 陈勰宇, 田震. 使用太赫兹快速探测器测量硅少数载流子寿命[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(9): 919003-0919003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0919003
Zhang Zhao, Chen Xieyu, Tian Zhen. Measurement of minority carrier lifetime in silicon by high speed terahertz detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(9): 919003-0919003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0919003
Citation: Zhang Zhao, Chen Xieyu, Tian Zhen. Measurement of minority carrier lifetime in silicon by high speed terahertz detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(9): 919003-0919003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0919003

使用太赫兹快速探测器测量硅少数载流子寿命

doi: 10.3788/IRLA201948.0919003
基金项目: 

国家重点研发计划(2017YFA0701004);国家自然科学基金(61722509,61675145,61735012)

详细信息
    作者简介:

    张钊(1994-),女,硕士生,主要从事太赫兹器件及系统方面的研究。Email:zz0608@tju.edu.cn

  • 中图分类号: O473

Measurement of minority carrier lifetime in silicon by high speed terahertz detector

  • 摘要: 利用脉冲触发信号在半导体中产生非平衡态载流子的方式,提出一种使用太赫兹连续源和超快速响应探头测量半导体少数载流子寿命的方法,用于表征半导体的瞬态载流子动力学过程。根据上述设计原理及思路,以泵浦光作为周期性激励信号,搭建出一套工作时间窗口为纳秒到秒量级,时间精度在纳秒量级的非接触式半导体少数载流子寿命测量系统,具有装置简单、操作方便、成本低廉等优点。使用搭建的系统对不同掺杂类型、不同掺杂浓度、不同厚度单晶硅的非平衡态少数载流子寿命进行测量。最后,通过改变泵浦光单脉冲能量,对单晶硅光生载流子寿命进行测量,结果表明单晶硅少数载流子寿命随着泵光能量的增大而变长。该系统所实现的宽工作窗口、高时间精度太赫兹快速过程的探测,可应用于太赫兹领域的快速成像和快速生物响应探测。
  • [1] Peng F, Su Y, Zhong Y, et al. Silicon nanomaterials platform for bioimaging, biosensing, and cancer therapy[J]. Accounts of Chemical Research, 2014, 47(2):612-623.
    [2] Reed G T, Mashanovich G, Gardes F Y, et al. Silicon optical modulators[J]. Nature Photonics, 2010, 4(8):518-526.
    [3] Soref R. Silicon photonics:a review of recent literature[J]. Silicon, 2010, 2(1):1-6.
    [4] Goodman A M. A method for the measurement of short minority carrier diffusion lengths in semiconductors[J]. Journal of Applied Physics, 1961, 32(12):2550-2552.
    [5] Bruno C J, Martnez Bogado M G, Pl J C, et al. Determination of the minority carrier lifetime in solar cells:a novel biased OCVD technique[J]. Physica Status Solidi A, 1999, 174(1):231-238.
    [6] Isenberg J, Riepe S, Glunz S W, et al. Carrier density imaging (CDI):a spatially resolved lifetime measurement suitable for in-line process-control[C]//29th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), 2002:266-269.
    [7] Isenberg J, Riepe S, Glunz S W, et al. Imaging method for laterally resolved measurement of minority carrier densities and lifetimes:Measurement principle and first applications[J]. Journal of Applied Physics, 2003, 93(7):4268-4275.
    [8] George P A, Strait J, Dawlaty J, et al. Ultrafast optical-pump terahertz-probe spectroscopy of the carrier relaxation and recombination dynamics in epitaxial graphene[J]. Nano Letters, 2008, 8(12):4248-4251.
    [9] Kar S, Su Y, Nair R, et al. Probing photoexcited carriers in a few-layer MoS2 laminate by time-resolved optical pump-terahertz probe spectroscopy[J]. ACS Nano, 2015, 9(12):12004-12010.
    [10] Parkinson P, Dodson C, Joyce H J, et al. Noncontact measurement of charge carrier lifetime and mobility in GaN nanowires[J]. Nano Letters, 2012, 12(9):4600-4604.
    [11] Strait J H, Wang H, Shivaraman S, et al. Very slow cooling dynamics of photoexcited carriers in graphene observed by optical-pump terahertz-probe spectroscopy[J]. Nano Letters, 2011, 11(11):4902-4906.
    [12] Magusara V K, Funkner S, Niehues G, et al. Low temperature-grown GaAs carrier lifetime evaluation by double optical pump terahertz time-domain emission spectroscopy[J]. Optics Express, 2016, 24(23):26175-26185.
    [13] Beard M C, Turner G M, Schmuttenmaer C A. Sub-picosecond carrier dynamics in low-temperaturegrown GaAs as measured by time-resolved THz spectroscopy[J]. Journal of Applied Physics, 2001, 90(12):5915-5923.
    [14] Neu J, Rahm M. Terahertz time domain spectroscopy for carrier lifetime mapping in the picosecond to microsecond regime[J]. Optics Express, 2015:23(10):12900-12909.
    [15] Underwood D F, Kippeny T, Rosenthal S J. Ultrafast carrier dynamics in CdSe nanocrystals determined by femtosecond fluorescence upconversion spectroscopy[J]. Journal of Physical Chemistry B, 2001, 105(2):436-443.
    [16] Ramanathan S, Patibandla S, Bandyopadhyay S, et al. Fluorescence spectroscopy of electrochemically self-assembled ZnSe and Mn:ZnSe nanowires[J]. Nanotechnology, 2008, 19(19):195601.
    [17] Yao G, Lu L, Gui M, et al. Investigation of ultrafast dynamics of CdTe quantum dots by femtosecond fluorescence up-conversion spectroscopy[J]. Chinese Physics B, 2012, 21(10):107801.
  • [1] 贺敬文, 董涛, 张岩.  太赫兹波前调制超表面器件研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20201033-1-20201033-11. doi: 10.3788/IRLA20201033
    [2] 李雅尚, 赵国忠, 韦青云, 刘宇洋, 阚晨, 李帅.  太赫兹被动成像系统性能研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(4):  0404005- 0404005-10. doi: 10.3788/IRLA202049.0404005
    [3] 朱久泰, 郭万龙, 刘锋, 王林, 陈效双.  基于光热载流子调控的二维材料红外与太赫兹探测器研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0103001-0103001(10. doi: 10.3788/IRLA202049.0103001
    [4] 吴俊政, 倪维平, 严卫东, 张晗.  圆周阵列太赫兹干涉成像中目标场景仿真 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 125004-0125004(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0125004
    [5] 潘奕, 郑渚, 丁庆, 姚勇.  宽带太赫兹偶极子光电导接收天线研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 125002-0125002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0125002
    [6] 夏祖学, 刘发林, 邓琥, 陈俊学, 刘泉澄.  频率可调太赫兹微结构光电导天线 . 红外与激光工程, 2018, 47(5): 520002-0520002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0520002
    [7] 张明鑫, 聂劲松, 孙可, 韩敏.  组合激光辐照单晶硅的热作用数值分析 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1106011-1106011(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1106011
    [8] 吴俊政, 严卫东, 倪维平, 张晗.  圆周阵列太赫兹干涉成像仿真 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 825002-0825002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0825002
    [9] 马学, 李琦, 鲁建业.  太赫兹高斯光束整形环形光束 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 525002-0525002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0525002
    [10] 任冠华, 赵红卫, 张建兵, 田震, 谷建强, 欧阳春梅, 韩家广, 张伟力.  氧化镁单晶在太赫兹波段的介电特性 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 825001-0825001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0825001
    [11] 王启超, 汪家春, 赵大鹏, 林志丹, 苗雷.  太赫兹波对烟幕的透射能力研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3696-3700.
    [12] 许文忠, 钟凯, 梅嘉林, 徐德刚, 王与烨, 姚建铨.  太赫兹波在沙尘中衰减特性 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 523-527.
    [13] 何晓阳, 张屹遐, 杨春, 陈琦.  太赫兹光子晶体光纤与天线设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 534-538.
    [14] 华厚强, 江月松, 苏林, 闻东海, 余荣, 武小芳.  自由空间复杂导体目标的太赫兹RCS高频分析方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 687-693.
    [15] 王蓉蓉, 吴振森, 张艳艳, 王明军.  太赫兹波段信号在雾中的传输特性研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2662-2667.
    [16] 邵俊峰, 郭劲, 王挺峰.  飞秒激光与硅的相互作用过程理论研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2419-2424.
    [17] 李运达, 李琦, 刘正君, 王骐.  太赫兹计算机辅助层析图像重构算法仿真研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1228-1235.
    [18] 郭澜涛, 牧凯军, 邓朝, 张振伟, 张存林.  太赫兹波谱与成像技术 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 51-56.
    [19] 鞠智鹏, 李德华, 周薇, 马建军, 李乾坤, 屈操.  相位阶跃变化型太赫兹波带片 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1519-1522.
    [20] 刘晓旻, 李苏贵, 弓巧侠, 鲁旭, 马省, 梁二军, 李新建.  多孔硅薄膜对p 型单晶硅太赫兹波段透射特性的影响 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1236-1240.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-05
  • 修回日期:  2019-06-03
  • 刊出日期:  2019-09-25

使用太赫兹快速探测器测量硅少数载流子寿命

doi: 10.3788/IRLA201948.0919003
    作者简介:

    张钊(1994-),女,硕士生,主要从事太赫兹器件及系统方面的研究。Email:zz0608@tju.edu.cn

基金项目:

国家重点研发计划(2017YFA0701004);国家自然科学基金(61722509,61675145,61735012)

  • 中图分类号: O473

摘要: 利用脉冲触发信号在半导体中产生非平衡态载流子的方式,提出一种使用太赫兹连续源和超快速响应探头测量半导体少数载流子寿命的方法,用于表征半导体的瞬态载流子动力学过程。根据上述设计原理及思路,以泵浦光作为周期性激励信号,搭建出一套工作时间窗口为纳秒到秒量级,时间精度在纳秒量级的非接触式半导体少数载流子寿命测量系统,具有装置简单、操作方便、成本低廉等优点。使用搭建的系统对不同掺杂类型、不同掺杂浓度、不同厚度单晶硅的非平衡态少数载流子寿命进行测量。最后,通过改变泵浦光单脉冲能量,对单晶硅光生载流子寿命进行测量,结果表明单晶硅少数载流子寿命随着泵光能量的增大而变长。该系统所实现的宽工作窗口、高时间精度太赫兹快速过程的探测,可应用于太赫兹领域的快速成像和快速生物响应探测。

English Abstract

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