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立方氮化硼晶体电光调制的研究

周平伟  
【摘要】:本论文主要观测、研究了立方氮化硼(cBN)晶体的两种电光调制现象,一是线性电光效应,二是电吸收调制现象。首先,将微小的cBN晶体进行了解理、研磨和抛光处理,加工成理想的长方体形状,采用两种横向电光调制方案,测定了cBN晶体的线性电光系数,两种方案得到的结果基本一致,分别为3.68pm/V和3.95pm/V,由于采用了比较消元法,不需要直接测量绝对光强以及与其它光学元件和电学设备相关的比例常数,因而这种测量方法方便可行。然后,我们又系统研究了cBN晶体的电吸收调制现象。这种现象是在研究cBN线性电光效应的过程中被发现的,表现为调制电压增大到某一临界值后,电光信号会突然急剧增加。伴随这一现象,流过cBN的电流也急剧增加,I-V特性表现出电流控制型微分负阻效应,cBN晶体的颜色会突然加深等。这种电调制现象基本不依赖于光的偏振态,电光调制信号与调制电流成正比,而且受调制频率的影响较大。通过分析,基本确定这一现象是由等离子体色散效应引起的。最后,根据等离子色散效应的基本原理,给出了cBN材料的吸收系数的变化量与载流子浓度变化量之间的经验公式Δα≈5.593×10~(-17)ΔN,并估算了载流子的电导有效质量,约为0.18~0.28m0。以上实验结果表明,cBN晶体是一种很有前途的电光材料,有望作为电光探头应用于集成电路和其它大功率电子器件内部电场分布和电信号的测量技术中。


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