立方氮化硼二阶非线性光学性质及电致发光的研究

论文摘要

立方氮化硼（cBN）晶体是一种天然不存在的人造宽禁带半导体材料,禁带宽度大约为6.3eV,具有闪锌矿结构,宏观对称性属于43 m群。cBN晶体与金刚石很相似,但是在许多性质上cBN晶体都优于金刚石,如抗高温性,抗氧化性,化学稳定性以及半导体性质等。在高温、高频、高功率电子器件和紫外光电器件方面具有极其广泛的应用前景。本文首次利用修正的横向电光调制结构,测量出样品的半波电压,进而得到cBN晶体的电光系数γ=1 .17×10-14m /V。利用Q开关Nd:YAG脉冲激光器首次观测到cBN晶体的倍频效应,光整流效应以及cBN晶体在强激光的作用下产生的三光子吸收现象。cBN晶体产生的光整流电压值大约1μV。测量了cBN晶体的I-V特性曲线,结果为非线性曲线。实验中首次发现,在cBN晶体内电场达到一定值时,cBN晶体开始发光。电场强度足够强时,cBN晶体发生电击穿,同时发出明亮的蓝紫光,并且观测到cBN晶体的电流控制型微分负阻效应。测量其发光光谱,确定波谱峰值在380 400nm之间。利用空间电荷限制电流和导带中两个能谷之间电子跃迁解释了所观察到的实验现象。为研究cBN晶体无结短波长发光器件提供了理论依据。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 立方氮化硼晶体的研究现状与存在的问题
• 1.1.1 研究现状
• 1.1.2 存在的问题
• 1.2 本论文的主要研究工作
• 第二章 立方氮化硼晶体的性质与应用
• 2.1 硼、氮原子的电子层结构及杂化轨道
• 2.2 立方氮化硼晶体的性质和应用
• 2.2.1 立方氮化硼晶体的性质
• 2.2.2 立方氮化硼晶体的应用
• 2.3 立方氮化硼晶体的合成方法
• 第三章 立方氮化硼晶体的线性电光系数的测量
• 3.1 特殊的二阶非线性光学效应
• ——线性电光效应的理论推导
• 3.2 利用常规的横向电光调制结构测量半波电压的理论推导
• 3.3 立方氮化硼晶体的线性电光系数的测量理论
• 3.3.1 加电场后立方氮化硼晶体介电主轴的理论推导
• 3.3.2 立方氮化硼晶体的实际形状
• 3.3.3 立方氮化硼晶体的测量理论
• 3.4 立方氮化硼晶体的线性电光系数的测定实验
• 3.5 测量结果误差分析
• 3.6 结论
• 第四章 立方氮化硼晶体的倍频和光整流效应
• 4.1 倍频和光整流效应的非线性极化的基本理论
• 4.2 立方氮化硼晶体的倍频和光整流实验测量
• 4.2.1 实验测量
• 4.2.2 立方氮化硼晶体倍频和光整流效应的理论推导
• 4.2.3 未来实验设想
• 4.3 立方氮化硼晶体的三光子吸收的量子理论及实验测量
• 4.3.1 三光子吸收的量子理论
• 4.3.2 立方氮化硼晶体三光子吸收的测量实验
• 4.4 结论
• 第五章 立方氮化硼晶体的电致发光
• 5.1 立方氮化硼晶体的非线性伏安特性和电致发光现象
• 5.1.1 实验现象
• 5.1.2 实验结果分析
• 5.2 结论
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 博士论文期间发表的论文
• 摘 要
• ABSTRACT