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光電半導(dǎo)體.rar

半導(dǎo)體PN結(jié)在受到光照射時(shí)能產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)，叫光伏打效應(yīng)。硅光電池就是利用光伏打效應(yīng)將光能直接換成電能的半導(dǎo)體器件。圖表3-31是硅光電池的結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)圖。從圖中可見硅光電池就是一個(gè)大面積PN結(jié)。光照可以使薄薄的P型區(qū)產(chǎn)生大量的光生載流子。這些光生電子和空穴，會(huì)向PN結(jié)方向擴(kuò)散。擴(kuò)散過程中，一部分電子和空穴復(fù)合消失，大部分?jǐn)U散到PN結(jié)邊緣。在結(jié)電場(chǎng)的作用下，大部分光生空穴被電場(chǎng)推回P型區(qū)而不能穿越PN結(jié)；大部分光生電阻卻受到結(jié)電場(chǎng)的加速作用穿越PN結(jié)，到達(dá)N型區(qū)。隨著光生電子在N型區(qū)的積累及光生空穴在P型號(hào)區(qū)的積累，會(huì)在在PN對(duì)的兩側(cè)產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電位差，這就是光生電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)光電池兩端接有負(fù)載時(shí)，將有電流流過負(fù)載，起著電池的作用。

   本文主要借助這個(gè)效應(yīng)，研究光致半導(dǎo)體激發(fā)太赫茲的器件。

   下圖是半導(dǎo)體在飛秒激光的照射下，產(chǎn)生了電子濃度的分布。

    太赫茲( Terahert,THz)通常指頻率在100GHz~10THz(對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)3m-30km)波段的電磁波,在微波和紅外光之間,它的長(zhǎng)波段與亞毫米波重疊,短波段與遠(yuǎn)紅外線重疊,處于電子學(xué)和光子學(xué)的交義領(lǐng)域。上世紀(jì)八十年代中期以前,由手缺乏有效的發(fā)射和探測(cè)太赫茲的方法,人們對(duì)于這一波段的電磁波認(rèn)識(shí)很有限,以至于人們稱這波段為“太赫茲間隙( THZ Gap)”。近年來,隨著超快激光技術(shù)的發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的太赫茲發(fā)射器提供了基礎(chǔ),太赫茲發(fā)射技術(shù)取得了突破,太赫茲科學(xué)技術(shù)成為一個(gè)熱門研究新領(lǐng)域。

    光電導(dǎo)太赫茲天線是一種最早出現(xiàn)的人工太赫茲發(fā)射器件又叫光電導(dǎo)開關(guān)。太赫茲光電導(dǎo)天線一般采用GaAs等半導(dǎo)體化合物晶體作為基底材料,以Au/Ni等金屬作為電極鍍?cè)诨撞牧仙?電極兩端加上一定的電壓形成偏置電場(chǎng)。

   當(dāng)用飛秒激光脈沖照射在太赫茲光電導(dǎo)天線的基底材料表面時(shí),會(huì)使基底材料中的電子從價(jià)帶受輻射激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶上,在半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生自由移動(dòng)的光生電子空穴對(duì),光生電子空穴對(duì)在外加偏置電場(chǎng)的作用下形成瞬態(tài)電流,這種在皮秒和亞皮秒級(jí)變化的電流向外輻射出太赫茲波并經(jīng)過基底背面的透鏡發(fā)射光電導(dǎo)天線的基本結(jié)構(gòu)。

太赫茲光電導(dǎo)天線的仿真計(jì)算流程如下。

需要應(yīng)用半導(dǎo)體模塊和波動(dòng)光學(xué)模塊，下圖是模型計(jì)算出來的輻射強(qiáng)度隨時(shí)間變化，半導(dǎo)體生成了一個(gè)20太赫茲輻射。

 

模型文件在文中開頭，需要的可以下載，加密文件如需密碼可以私信我。謝謝。