非晶態(tài)相變薄膜材料的超快激光感應(yīng)相變與載流子弛豫動力學(xué)研究.pdf

1、從二十世紀(jì)中期“相變光存儲”這一概念提出以來，相變材料及其性能研究就一直受到廣泛關(guān)注。相變材料具有容易實(shí)現(xiàn)非晶態(tài)與晶態(tài)之間的可逆相轉(zhuǎn)變特性，相變存儲器正是利用非晶態(tài)與晶態(tài)具有明顯不同的光學(xué)或電學(xué)性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息的寫入、讀出或擦除操作。存儲器的發(fā)展就是不斷地提高存儲密度和數(shù)據(jù)傳輸率。為了更廣泛地應(yīng)用于將來的通訊網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字廣播和數(shù)字視頻等領(lǐng)域，相變光存儲同樣面臨著需要進(jìn)一步提高存儲密度和數(shù)據(jù)傳輸率的挑戰(zhàn)。近年來，隨著激光技術(shù)的發(fā)展，有關(guān)飛

2、秒激光感應(yīng)薄膜相交的研究已經(jīng)吸引了很多人的興趣。產(chǎn)生這種興趣的原因是可以探求飛秒激光感應(yīng)的超快光開關(guān)和相變微觀機(jī)理的本質(zhì)。飛秒激光感應(yīng)的薄膜相變主要集中在Ⅳ族半導(dǎo)體，如硅，鍺及二元或三元半導(dǎo)體GeSb、InSb和Ge—Sb—Te等。由于相變過程中，非晶化（晶態(tài)—非晶態(tài)）速率較快，而晶化（非晶態(tài)—晶態(tài)）速率相對較慢，因此期待弄清此過程的微觀機(jī)理，發(fā)展加速晶化過程的方法，從而實(shí)現(xiàn)快速相變存儲。目前對晶化開關(guān)機(jī)理的認(rèn)識仍存在爭議：熱效應(yīng)或電子

3、效應(yīng)。因此研究飛秒激光脈沖作用下的非晶態(tài)相交薄膜中的載流子動力學(xué)特性是非常必要的。 本文采用飛秒時間分辨泵浦-探測反射或透射光譜技術(shù)研究了室溫下非晶態(tài)Ge2Sb2Te5、Sb和SiSb薄膜中載流子動力學(xué)過程及其能量密度依賴特性。利用高密度等離子體的Auger復(fù)合及其感應(yīng)的晶格加熱模型定量地解釋了非晶態(tài)Ge2Sb2Te5薄膜反射率的快速變化過程；同時利用缺陷態(tài)模型合理地、半定量地解釋了非晶態(tài)Sb和SiSb薄膜透射率或反射率的變化過