Fe掺杂GaN晶体的超快非线性及宽带光动力学研究

作     者：王建苹 吴幸智 杨俊义 陈永强 吴泉英 宋瑛林 方宇 Wang Jianping;Wu Xingzhi;Yang Junyi;Chen Yongqiang;Wu Quanying;Song Yinglin;Fang Yu

作者机构：苏州科技大学物理科学与技术学院江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室江苏苏州215009 苏州大学物理科学与技术学院江苏苏州215006 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2022年第42卷第22期

页      面：119-126页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金(11704273,11804244) 江苏省自然科学基金(BK20221384) “十四五”江苏省重点学科资助(2021135) 

主　　题：非线性光学 氮化镓 泵浦探测 瞬态吸收光谱 载流子动力学 

摘      要：利用多维度的泵浦探测技术来研究Fe掺杂氮化镓(GaN∶Fe)晶体的超快瞬态非线性光学响应和基于Fe缺陷的宽带载流子动力学机制。相位物体(PO)泵浦探测实验结果表明,载流子折射动力学曲线相较于吸收表现出明显的回复,结合超快瞬态吸收光谱实验证明这源于Fe缺陷态的宽带吸收。此外,瞬态吸收响应与载流子俘获速率均可通过Fe含量进行大幅调控,吸收幅值和载流子俘获寿命分别随着Fe含量的增加而增大和缩短。根据瞬态光学非线性结果,提出了基于Fe缺陷不同电荷态下的激发与俘获模型,结合全局分析和速率方程获得了GaN∶Fe的载流子俘获机理与重要的Fe缺陷俘获速率和光吸收截面。GaN∶Fe中可调控的载流子寿命和超宽带的吸收光谱对光开关、光限幅器件、光电探测器等光电器件的设计和开发有着十分重要的意义。