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不同组分和掺杂的ZnCdTe<110>单晶的THz辐射特性研究

作　者: 王秀敏
导　师: 李福利；汪力
学　校: 首都师范大学
专　业: 光学
关键词: Zn1-xCdxTe<110>单晶 THz辐射 THz辐射的吸收 相位匹配
分类号: O734
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 105次
引　用: 3次
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内容摘要


近十几年来，超快激光技术的迅速发展为THz辐射的产生提供了稳定、可靠的激发光源，使THz辐射的研究得到了蓬勃发展。物质在THz波段的光谱包含着丰富的物理和化学信息，因此THz技术在很多基础研究领域、工业及军事等领域有很重要的应用。 在THz辐射成像和光谱分析实验中，如何有效地产生和探测THz脉冲具有非常重要的意义。国际上，许多科学家对大量电光晶体产生和探测THz辐射进行了研究，发现ZnTe电光晶体作为THz脉冲产生和探测材料，其总体性能优于其他电光晶体，目前在THz辐射实验中应用得最广泛。为了进一步认识ZnTe晶体产生THz辐射的效率与材料特性的关系，刘凯等人研究了不同组分、不同掺杂的Zn1-xCdxTe（110）单晶（x=0～0.4）产生THz辐射的效率，并从晶体的质量和晶体的直流电阻率出发解释了他们的实验结果。本论文中，我们利用THz时域光谱系统对不同组分、不同掺杂的Zn1-xCdxTe<110>单晶（x=0～0.25）作为THz辐射材料的性能和光谱响应进行了研究，发现晶体对THz辐射的吸收和晶体的相位匹配是影响晶体产生THz辐射效率的重要因素。 在国内，我们首次利用THz时域光谱系统研究了晶体的THz谱性质，通过实验说明我们已经能够利用THz时域光谱系统对物质进行分析。在国际上，我们首次用实验研究了不同组分、不同掺杂的Zn1-xCdxTe<110>单晶（x=0～0.25）对THz辐射的吸收情况和它们产生THz辐射的相位匹配情况，并首次从晶体对THz辐射的吸收和晶体的相位匹配角度解释了这些晶体产生THz辐射效率不同的原因。本论文的实验结果对于进一步提高晶体产生THz辐射的效率、改善THz时域光谱系统和THz辐射成像系统的信噪比、提高THz时域光谱系统的分析能力和THz辐射成像系统的成像质量有重要的意义。同时，本论文的实验数据处理方法为今后利用THz时域光谱系统分析物质在THz波段的光谱性质打下了基础。 本论文的主要结果有： 1．对于不同组分的Zn1-xCdxTe<110>单晶，当x=0.05时，作为THz辐射产生器件，具有最好的性能，随着Cd组分的增加，晶体产生THz辐射的效率逐渐降低。 2．对于不同组分的Zn1-xCdxTe<110>单晶，随着Cd组分的增加，晶体的相位匹配逐渐变差；但平均吸收系数和组分变换之间的关联性不大。因此，晶体的相位匹配性能是影响其作为THZ辐射源的主要因素。 3．对于不同组分的 Zfll＿人dxTe叫＞单晶，当 X二 0时，其相位匹配性能最好，但其对THZ辐射的透过率较差，使它产生THZ辐射的效率不是最好。这说明在ZnTe晶体中少量＊％刁％加入Cd，能够提高ZnTe晶体生长的质量，降低晶体对THZ辐射的吸收，提高晶体产生T’HZ辐射的效率。 4．对于有掺杂的Zn吧人内。P＜11O＞单晶，通过不同掺杂可以改变ZN95Cd＊STe叫＞单晶的电阻率，从而改变样品产生 THZ辐射的效率。晶体的电阻率 p刁 O(C时，才能充当 THZ辐射的产生器件。 5．对于不同掺杂的 Zflo的Cd＊。Teq10＞单晶，当晶体的电阻率较大时…入0‘Q，cmX 晶体产生的 THz辐射信号逐渐增大。当晶体的电阻率 p＞106 Qcm时，晶体产生THZ辐射的效率达到饱和甚至可能下降。 6．对于不同掺杂的Zll095Cd005Te＜110＞单晶，晶体产生THZ辐射效率不同的主要原因是晶体对THZ辐射的吸收不同。 论文共有六个部分组成，包括引言和五个章节。论文的结构是这样安排的： 引言部分概要介绍了THZ辐射研究的背景和意义。 第一章主要介绍了＊＊z辐射的基本情况，包括＊＊z辐射的性质、＊＊z辐射的产生、THZ辐射的探测、THZ光谱系统的各种装置及THZ技术的应用等五个内容。 第二章介绍了不同组分、不同掺杂的Zfll．人dxTed＞单晶产生THZ辐射的特性研究，包括研究背景、实验样品、实验测量、结果及分析、结论等五个部分。 第三章介绍了不同组分、不同掺杂的ZZI．xCdxTe＜110＞单晶对THZ辐射的吸收特性研究，包括实验目的、实验原理、实验测量、实验结果、分析及讨论等。 第四章介绍了不同组分、不同掺杂的Zfll．xCdxTe＜110＞单晶产生THZ辐射的相位匹配特性研究，包括实验目的、实验过程、结果及分析等三个部分。 第五章对本论文的内容进行总结。 最后是结束语。

全文目录


引言  11-13
第一章： THz辐射的基本情况  13-29
  第一节： THz辐射的性质  13-14
  第二节： THz辐射的产生  14-20
    2．1 连续的THz辐射源  14-16
    2．2 脉冲的THz辐射源  16-20
  第三节： THz辐射的探测  20-24
    3．1 连续THz辐射的探测  20
    3．2 脉冲THz辐射的探测  20-24
  第四节： THz光谱系统的各种装置  24-26
  第五节： THz技术的应用  26-29
第二章： 不同组分、不同掺杂的Zn_（1-x）Cd_xTe单晶产生THz辐射的特性研究  29-37
  第一节： 研究背景  29-30
  第二节： 实验样品  30-31
  第三节： 实验测量  31-33
  第四节： 结果及分析  33-35
  第五节： 结论  35-37
第三章： 不同组分、不同掺杂的Zn_（1-x）Cd_xTe单晶对THz辐射的吸收特性研究  37-50
  第一节： 实验目的  37
  第二节： 实验原理  37-42
  第三节： 实验测量  42-45
  第四节： 实验结果  45-48
  第五节： 分析讨论  48-50
第四章： 不同组分、不同掺杂的Zn_（1-x）Cd_xTe单晶产生THz辐射的相位匹配研究  50-56
  第一节： 实验目的  50-51
  第二节： 实验过程  51-54
  第三节： 结果及分析  54-56
第五章： 总结  56-60
结束语  60-61
参考文献  61-66
在学期间发表及待发表的学术论文  66

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中图分类: > 数理科学和化学 > 晶体学 > 晶体物理 > 晶体的光学性质
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