一种电子电荷与自旋双极输运的透射光栅调制泵浦-探测光谱测试方法

摘要

一种透射光栅调制的泵浦-探测饱和吸收光谱测试方法，其特点是在样品前使用黑/白透射光栅调制泵浦光，产生周期矩形强度分布光栅，代替传统的双光束干涉形成的光栅，在样品中激发周期矩形浓度分布的电子光栅；使用探测光的饱和吸收变化代替传统的光栅衍射信号强度变化测量瞬态电子浓度光栅的衰减动力学；具有高灵敏度、实验装置简单等优点；实验装置原理图如摘要附图1所示，可以测量电子自旋的双极扩散常数；而当样品上沿光栅条纹垂直方向施加电场时，则可以同时测量电子自旋的双极扩散常数和迁移率。当去除1/4波片2和3时，则能够测量电子电荷的双极扩散常数和迁移率。应用于GaAs半导体的测试实例，显示了本发明的有益效果。

主权项

一种透射光栅调制的泵浦‑探测饱和吸收光谱测试方法，其特点是在样品前使用黑缝不透光、白缝透光，黑缝宽度大于白缝宽度的黑白透射光栅调制泵浦光，泵浦光斑的强度分布变成周期亮暗分布的，因而在样品中激发起浓度呈方波形周期分布的电子瞬态光栅，代替传统的双光束干涉形成的光栅，实现了电子浓度光栅的简单注入；使用探测光的饱和吸收变化代替传统的光栅衍射信号强度变化测量瞬态电子浓度光栅的衰减动力学，实现了电子浓度光栅的高灵敏度探测；本发明的特征在于当泵浦和探测光均为线偏振光时，测试探测光的饱和吸收衰减动力学曲线，并用公式(1)拟合该曲线，能够获得电子电荷的双极扩散常数； ΔP ( t ) = Aexp ( - t / τ ) [ a 2 π 2 2 Λ 2 + Σ n = 1 + ∞ 1 n 2 sin 2 ( nπ Λ a ) exp ( - 4 n 2 π 2 Λ 2 Dt ) ] - - - ( 1 ) 式中A为拟合参数，τ为无透射光栅时电子或自旋极化电子的复合时间常数，为拟合参数；a为透射光栅中透射缝宽度，Λ为光栅周期，t为泵浦‑探测脉冲间的延迟时间，为自变量；D为双极扩散常数，作为拟合参数。