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硅材料中电光效应的研究

武文卿  
【摘要】: 本文采用改进的塞纳蒙(Senarmont)补偿器结构测量了沿(111)面切割的硅材料在直流偏置下的克尔(Kerr)效应和弗朗兹-凯尔迪什(Franz-Keldysh)效应。在实验中,我们直接观测到了弗朗兹-凯尔迪什效应在硅材料中产生的双折射现象,并测量了其对硅材料折射率的影响。关于弗朗兹-凯尔迪什效应引起硅材料折射率变化的直接的实验观测,我们还未见研究报道。通过对硅材料克尔效应的测量结果,我们估算了硅材料的三阶非线性极化率的大小。 此外,我们重点研究了硅材料在外加直流电场作用下对称性的改变,推断在硅材料的表面和界面的空间电荷区,将具有场致线性电光效应。采用金属-绝缘体-半导体(MIS)样品结构,在近本征硅表面,我们观察到了线性电光调制现象、光整流现象以及克尔效应,测量结果与理论吻合的很好,而且这些效应的作用是很明显的。据我们所知,这是对硅表面线性电光效应存在的首次证实。 这些研究结果将为硅基光电器件的研究和设计提供理论和实验依据,对集成光学和集成光电子学的发展产生积极的影响。这些研究方法对其它具有反演对称性的材料的非线性研究也具有重要的参考价值。


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