光热偏转光谱中的关键信号贡献
材料科学
2019-07-24 v1 光学
摘要
我们报道了半导体在低于带隙能量光子能量下光热偏转光谱(PDS)中的关键信号贡献,并展示如何从测量数据中提取实际吸收特性。为此,我们建立了一套严格的偏转信号计算方案,包括半解析光线追踪以分析潜在物理效应。该计算考虑了影响折射率从而导致探测光束偏转的线性与非线性吸收过程。我们发现,除线性蜃景效应外,对于强聚焦泵浦光束与具有高双光子吸收系数的样品材料,非线性吸收机制对信号有显著贡献。例如,在 Si 中泵浦光束强度约为 、在 GaAs 中为 时,测得的二次吸收贡献超过 5%。此外,我们的方法还包含热膨胀效应以及衰减特性的空间梯度。我们证明这些效应导致额外的偏转贡献,其很大程度上取决于光电探测器距读出点的距离。这种距离相关贡献将表面相关的 PDS 信号增强达两个数量级,若在校正测量数据分析时未加修正,可能被误判为表面吸收。我们通过晶体硅在 1550 nm 波长下的 PDS 测量验证了这些发现,并提供了如何从 PDS 信号提取实际衰减系数的指南。
引用
@article{arxiv.1905.06135,
title = {Key signal contributions in photothermal deflection spectroscopy},
author = {Walter Dickmann and Johannes Dickmann and Florian Feilong Bruns and Stefanie Kroker},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.06135},
year = {2019}
}
备注
10 pages, 16 figures, submitted to Journal of Applied Physivs