搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

飞秒激光改性6H-碳化硅晶体表面光电导增益现象研究

高仁喜 高胜英 范光华 刘杰 王强 赵海峰 曲士良

引用本文:
Citation:

飞秒激光改性6H-碳化硅晶体表面光电导增益现象研究

高仁喜, 高胜英, 范光华, 刘杰, 王强, 赵海峰, 曲士良

Enhancement of surface photoconductivityin 6H-silicon carbide crystal modified by femtosecond laser pulse irradiation

Gao Ren-Xi, Gao Sheng-Ying, Fan Guang-Hua, Liu Jie, Wang Qiang, Zhao Hai-Feng, Qu Shi-Liang
PDF
导出引用
  • 半绝缘6H型碳化硅(6H-SiC)具有高电阻率性质,在可见光照射下进行光电导测量时,通常光生电流很小;然而经过飞秒激光辐照改性之后,发现在可见光波段的光电导有明显的增益. 本文利用紫外-可见-近红外吸收谱、X射线光电子能谱和发光光谱测量分析了激光改性之后碳化硅样品的光谱吸收、发射和晶体元素比例变化情况. 分析认为碳化硅光电导增益的原因是飞秒激光辐照过程改变了碳化硅表面的硅碳元素的原子浓度比,形成新的物质结构形式,从而导致了表面光电导性能的提高.
    The photocurrent is very small when the visible light irradiates the semi-insulating silicon carbide. The femtosecond laser pulses are used to modify the silicon carbide surface, and the result shows that the photocurrent is enlarged several times according to the measurement results of photoconductivity. In order to explain the reasons for this change, some characterization means are employed, including the absorption, emission and X-ray photoelectron spectra. There are found some changes in the absorption spectra and emission spectra, and also in the silicon and carbon atom ratio according to the test results of X-ray photoelectron spectrum. We think that the changes of the crystal structure and atom ratio between silicon and carbon lead to the change of electronic energy band structure and the occurrence of many defect states. As a result, the photocurrents are improved in the range of visible light on the surface of 6H-SiC after the femtosecond laser pulses have irradiated the surface.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11274082)和哈尔滨工业大学科研创新基金(批准号:HIT.NSRIF.2011121)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11274082) and the Natural Scientific Research Innovation Foundation in Harbin Institute of Technology, China (Grant No. HIT.NSRIF.2011121).
    [1]

    Chichkov B N, Momma C, Nolte S 1996 Appl. Phys. A 63 109

    [2]

    Matsuo S, Kiyama S, Shichijo Y, Tomita T, Hashimoto S, Hosokawa Y, Masuhara H 2008 Appl. Phys. Lett. 93 051107

    [3]

    Zeng H D, Qu S L, Jiang X W, Qiu J R, Zhu C S, Gan F X 2003 Acta Phys. Sin. 52 2525 (in Chinese) [曾惠丹, 曲士良, 姜雄伟, 邱建荣, 朱从善, 干福熹 2003 52 2525]

    [4]

    Phillips H M, Wahl S, Sauerbrey R 1993 Appl. Phys. Lett. 62 2572

    [5]

    Ball Z, Phillips H M, Callahan D L, Sauerbrey R 1994 Phys. Rev. Lett. 73 2099

    [6]

    Manato D, Takuto I, Minoru Y, Takuro T, Shigeki M, Shuichi H, Takahiro K, Toshiro I, Shinobu O, Takeshi O 2011 Appl. Phys. Lett. 98 133104

    [7]

    Zhao Q Z, Ciobanu F, Malzer S, Wang L J 2007 Appl. Phys. Lett. 91 121107

    [8]

    Wu X J, Jia T Q, Zhao F L, Huang M, Chen H X, Xu N S, Xu Z Z 2007 Acta Opt. Sin. 27 106 (in Chinese) [吴晓君, 贾天卿, 赵福利, 黄敏, 陈洪新, 许宁生, 徐至展 2007 光学学报 27 106]

    [9]

    Jiang T, Zhao Q L, Dong Z W, Fan R W, Yu X 2010 Infrared and Laser Engineering 39 1044 (in Chinese) [姜涛, 赵清亮, 董志伟, 樊荣伟, 于欣 2010 红外与激光工程 39 1044]

    [10]

    Zhang Y, Jia Xin, Xiong P X, Jia T Q 2010 Chin. Opt. Lett. 8 1203

    [11]

    Zhao M, Su W F, Zhao L 2003 Physics 32 455 (in Chinese) [赵明, 苏卫锋, 赵利 2003 物理 32 455]

    [12]

    Sarnet T, Halbwax M, Torres R, Delaporte P, Sentis M, Martinuzzi S, Vervisch V, Torregrosa F, Etienne H, Roux L, Bastide S 2008 Proc. of SPIE 6881 688119-1

    [13]

    Ding S J, Wang P F, Zhang W, Wang J T, Wei W L 2001 Chin. Phys. 10 324

    [14]

    Che J F, Zhou L, Ma J J, Wu Y L, Wang X 2005 J. Vacuum Sci. Technol. 25 252 (in Chinese) [车剑飞, 周莉, 马佳郡, 伍玉兰, 汪信 2005 真空科学与技术学报 25 252]

    [15]

    Strass A, Bieringer P, Hansch W, Fuenzalida V, Alvarez A, Luna J, Martil I, Martinez F L, Eisele I 1999 Thin Solid Films 349 135

  • [1]

    Chichkov B N, Momma C, Nolte S 1996 Appl. Phys. A 63 109

    [2]

    Matsuo S, Kiyama S, Shichijo Y, Tomita T, Hashimoto S, Hosokawa Y, Masuhara H 2008 Appl. Phys. Lett. 93 051107

    [3]

    Zeng H D, Qu S L, Jiang X W, Qiu J R, Zhu C S, Gan F X 2003 Acta Phys. Sin. 52 2525 (in Chinese) [曾惠丹, 曲士良, 姜雄伟, 邱建荣, 朱从善, 干福熹 2003 52 2525]

    [4]

    Phillips H M, Wahl S, Sauerbrey R 1993 Appl. Phys. Lett. 62 2572

    [5]

    Ball Z, Phillips H M, Callahan D L, Sauerbrey R 1994 Phys. Rev. Lett. 73 2099

    [6]

    Manato D, Takuto I, Minoru Y, Takuro T, Shigeki M, Shuichi H, Takahiro K, Toshiro I, Shinobu O, Takeshi O 2011 Appl. Phys. Lett. 98 133104

    [7]

    Zhao Q Z, Ciobanu F, Malzer S, Wang L J 2007 Appl. Phys. Lett. 91 121107

    [8]

    Wu X J, Jia T Q, Zhao F L, Huang M, Chen H X, Xu N S, Xu Z Z 2007 Acta Opt. Sin. 27 106 (in Chinese) [吴晓君, 贾天卿, 赵福利, 黄敏, 陈洪新, 许宁生, 徐至展 2007 光学学报 27 106]

    [9]

    Jiang T, Zhao Q L, Dong Z W, Fan R W, Yu X 2010 Infrared and Laser Engineering 39 1044 (in Chinese) [姜涛, 赵清亮, 董志伟, 樊荣伟, 于欣 2010 红外与激光工程 39 1044]

    [10]

    Zhang Y, Jia Xin, Xiong P X, Jia T Q 2010 Chin. Opt. Lett. 8 1203

    [11]

    Zhao M, Su W F, Zhao L 2003 Physics 32 455 (in Chinese) [赵明, 苏卫锋, 赵利 2003 物理 32 455]

    [12]

    Sarnet T, Halbwax M, Torres R, Delaporte P, Sentis M, Martinuzzi S, Vervisch V, Torregrosa F, Etienne H, Roux L, Bastide S 2008 Proc. of SPIE 6881 688119-1

    [13]

    Ding S J, Wang P F, Zhang W, Wang J T, Wei W L 2001 Chin. Phys. 10 324

    [14]

    Che J F, Zhou L, Ma J J, Wu Y L, Wang X 2005 J. Vacuum Sci. Technol. 25 252 (in Chinese) [车剑飞, 周莉, 马佳郡, 伍玉兰, 汪信 2005 真空科学与技术学报 25 252]

    [15]

    Strass A, Bieringer P, Hansch W, Fuenzalida V, Alvarez A, Luna J, Martil I, Martinez F L, Eisele I 1999 Thin Solid Films 349 135

  • [1] 王景哲, 董福龙, 刘杰. 时间延迟双色飞秒激光中 H2+的解离动力学研究.  , 2024, 73(24): . doi: 10.7498/aps.73.20241283
    [2] 潘鹏晖, 吉鹏飞, 林根, 董希明, 赵晋晖. 飞秒激光加工熔融石英的理论和实验研究.  , 2022, 71(24): 247901. doi: 10.7498/aps.71.20221496
    [3] 王凯, 孙靖雅, 潘昌基, 王飞飞, 张可, 陈治成. 飞秒激光辐照二硫化钨的超快动态响应及时域整形调制.  , 2021, 70(20): 205201. doi: 10.7498/aps.70.20210737
    [4] 姚云华, 卢晨晖, 徐淑武, 丁晶新, 贾天卿, 张诗按, 孙真荣. 飞秒激光脉冲整形技术及其应用.  , 2014, 63(18): 184201. doi: 10.7498/aps.63.184201
    [5] 王文亭, 张楠, 王明伟, 何远航, 杨建军, 朱晓农. 飞秒激光烧蚀金属靶的冲击温度.  , 2013, 62(21): 210601. doi: 10.7498/aps.62.210601
    [6] 王文亭, 张楠, 王明伟, 何远航, 杨建军, 朱晓农. 飞秒激光烧蚀固体靶的冲击压强.  , 2013, 62(17): 170601. doi: 10.7498/aps.62.170601
    [7] 王兰喜, 陈学康, 吴敢, 曹生珠, 尚凯文. 晶界对金刚石紫外探测器时间响应性能的影响.  , 2012, 61(3): 038101. doi: 10.7498/aps.61.038101
    [8] 朱竹青, 王晓雷. 飞秒激光空气等离子体发射光谱的实验研究.  , 2011, 60(8): 085205. doi: 10.7498/aps.60.085205
    [9] 郭凯敏, 高勋, 薛念亮, 赵振明, 李海军, 鲁毅, 林景全. 飞秒激光等离子体单丝导电性能的空间分辨研究.  , 2011, 60(10): 105203. doi: 10.7498/aps.60.105203
    [10] 高勋, 宋晓伟, 郭凯敏, 陶海岩, 林景全. 飞秒激光烧蚀硅表面产生等离子体的发射光谱研究.  , 2011, 60(2): 025203. doi: 10.7498/aps.60.025203
    [11] 刘博文, 胡明列, 宋有建, 柴 路, 王清月. 亚百飞秒高功率掺镱大模面积光子晶体光纤飞秒激光放大器的实验研究.  , 2008, 57(11): 6921-6925. doi: 10.7498/aps.57.6921
    [12] 王晓雷, 张 楠, 赵友博, 李智磊, 翟宏琛, 朱晓农. 飞秒激光激发空气电离的阈值研究.  , 2008, 57(1): 354-357. doi: 10.7498/aps.57.354
    [13] 余本海, 戴能利, 王 英, 李玉华, 季玲玲, 郑启光, 陆培祥. 飞秒激光烧蚀LiNbO3晶体的形貌特征与机理研究.  , 2007, 56(10): 5821-5826. doi: 10.7498/aps.56.5821
    [14] 李德荣, 吕晓华, 吴 萍, 骆清铭, 陈 伟, 曾绍群. 声光偏转器扫描飞秒激光的时间色散补偿.  , 2006, 55(9): 4729-4733. doi: 10.7498/aps.55.4729
    [15] 李成斌, 贾天卿, 孙海轶, 李晓溪, 徐世珍, 冯东海, 王晓峰, 葛晓春, 徐至展. 飞秒激光对氟化镁烧蚀机理研究.  , 2006, 55(1): 217-220. doi: 10.7498/aps.55.217
    [16] 徐世珍, 贾天卿, 孙海轶, 李晓溪, 程兆谷, 冯东海, 李成斌, 徐至展. 飞秒激光在石英玻璃中诱导微爆炸的理论研究.  , 2005, 54(9): 4146-4150. doi: 10.7498/aps.54.4146
    [17] 刘运全, 张 杰, 梁文锡, 王兆华. 飞秒掺钛蓝宝石激光三倍频理论和实验研究.  , 2005, 54(4): 1593-1598. doi: 10.7498/aps.54.1593
    [18] 孙海轶, 贾天卿, 李晓溪, 徐世珍, 冯东海, 李成斌, 王晓峰, 徐至展. 飞秒激光作用下全向高反膜破坏的激发过程.  , 2005, 54(10): 4736-4740. doi: 10.7498/aps.54.4736
    [19] 王 鹏, 王兆华, 魏志义, 郑加安, 孙敬华, 张 杰. 用SPIDER法测量飞秒激光脉冲的光谱相位.  , 2004, 53(9): 3004-3009. doi: 10.7498/aps.53.3004
    [20] 林景全, 张杰, 李英骏, 陈黎明, 吕铁铮, 滕浩. 原子团簇对飞秒激光的吸收.  , 2001, 50(3): 457-461. doi: 10.7498/aps.50.457
计量
  • 文章访问数:  7312
  • PDF下载量:  637
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-11-21
  • 修回日期:  2013-12-11
  • 刊出日期:  2014-03-05

/

返回文章
返回
Baidu
map