GaAs光电导开关非线性锁定效应的机理研究

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1、西安理工大学学报JournalofXi’allUniversityofTechnology(2011)Vo1．27No．4407文章编号：1006-4710(2011)04-0407-04GaAs光电导开关非线性锁定效应的机理研究薛红，施卫，纪卫莉，韩小卫，(1．西安理工大学理学院，陕西西安710054；2．渭南师范学院物理系，陕西渭南714000)摘要：根据光激发电荷畴模型，研究强电场条件下，半绝缘GaAs光电导开关体内热电子的瞬态输运过程及载流子与晶格相互作用的性质，并对光激发单极电荷畴的形成、生长、输运及达到稳定平衡状态的全过程进行了分析。认为

2、GaAs光电导开关的非线性锁定效应是光激发单电荷畴处于稳定平衡状态时的必然结果，同时，电荷畴内部及前端的强电场区域伴随有热电子强烈的局部碰撞电离和辐射复合作用，使载流子迅速“雪崩”倍增，形成输出电脉冲的超快上升沿，强电场区出现在GaAs光电导开关的阳极周围，在电荷畴到阳极之间将发生强烈的碰撞电离和辐射复合发光，形成丝状电流。关键词：光电导开关；锁定效应；光激发单极电荷畴；非平衡载流子中图分类号：TN256文献标志码：ALock．onMechanisminNonlinearModeofPhotoconductiveSwitchesXUEHong。，SH

3、IWei，JIWeili，HANXiaowei’(1．FacultyofScience，Xi’allUniversityofTechnology，Xi’an710054，China；2．DepartmentofPhysics，WeinanTeachersUniversity，Weinan714000，China)Abstract：Accordingtophoto—activatedchargedomainmodel，thetransienttransportprocessesofhote—lectronsandthenatureofcarriers-

4、·latticeinteractioninthesemi·-insulatingGaAsphotoconductiveswitcheswithanultrahighelectricfieldsisdiscussIed：andtheprocessesofproducingandgrowthandachievedsta—bleequilibriumstateonphoto—activatedmonopoledomainisanalyzedindetails．rI'heresultsindicatethattheLock．oneffectinnonline

5、armodeofDhotoconductiveswitchesisastableequilibriumstateofphoto—ac—tivatedchargedomain(monopoledomain)，andsimultaneouslytherearethestronglocalimpactionizationandradiativerecombinationeffectofhot—electronsintheultrahighelectricfieldinternalandfront—endofthemonopoledomain，whereby

6、makingcarriers“avalanche’’quicklyinmultiplicationandoutputelectricpulserisingrapidly，theultrahighelectricfieldappearsneartheanoderegionofGaAsphotoconductiveswitchesandstrongimpactionizationandradiativerecombinationofthehotelectronswilloccurSOastoformcurrentfilaments．Keywords：ph

7、otoconductiveswitches；lock—oneffect；photo—activatedmonopoledomain；non—equilibri—llmcarriers固态半导体开关具有工作频率高、使用寿命电流持续存在的机理，进而控制关断时间，延长开长、可靠性高等优点，被逐渐应用于超快脉冲功率关使用寿命。领域。对SI—GaAs光电导开关非线性Lock—on目前，已有一些理论模型对开关的非线性工作现象的研究有助于了解GaAs等Ⅲ．V族材料PCSS模式进行解，但是对开关中电流快速上升的收稿日期：2011-08．15基金项目：国家重点基础研究

8、发展计划(973计划)资助项目(2007CB310406)；国家自然科学基金资助项目(50837005，10