Details

Объект исследования – процессы поглощения терагерцового (ТГц) излучения горячими электронами в полупроводнике n-InSb с различной концентрацией донорной примеси и их зависимость от внешних условий. Цель работы – экспериментальное исследование влияния поляризации ТГц излучения, напряженности приложенного сильного электрического поля, концентрации донорной примеси и температуры кристаллической решетки на процессы поглощения на горячих электронах в n-InSb. В результате исследования проведено изучение временных зависимостей изменения поглощения ТГц излучения (λ = 118 мкм) в образцах n-InSb с концентрациями доноров 6·10¹³, 5,2·10¹⁴, и 5,4·10¹⁵ cм⁻³при температуре 78 К (а также в диапазоне 90 - 210 К для сильнолегированного образца) в импульсных электрических полях до ~600 В/см для двух ортогональных поляризаций излучения. Поглощение ТГц излучения существенно зависит от его поляризации относительно направления приложенного электрического поля, будучи выше при параллельной ориентации. Новизна работы заключается в обнаружении и объяснении эффекта увеличения пропускания ТГц излучения в сильнолегированных образцах n - InSb при низких температурах и малых напряженностях поля, что обусловлено сменой доминирующего механизма рассеяния электронов с примесного на фононное при их разогреве. Результаты работы могут быть использованы при разработке и оптимизации ТГц оптоэлектронных устройств. Использована прикладная программа OriginPro для анализа и графического представления результатов измерений.

Object of study – absorption processes of terahertz (THz) radiation by hot electrons in n-InSb semiconductor with different donor impurity concentrations and their dependence on external conditions. Aim of the work – experimental investigation of the influence of THz radiation polarization, strength of the applied strong electric field, donor impurity concentration, and crystal lattice temperature on the absorption processes by hot electrons in n-InSb. As a result of the study, an investigation of the time dependencies of THz radiation absorption changes (λ = 118 μm) was conducted in n-InSb samples with donor concentrations of 6·10¹³, 5,2·10¹⁴, and 5,4·10¹⁵ cm⁻³ at a temperature of 78 K (and also in the range of 90-210 K for the heavily doped sample) in pulsed electric fields up to ~600 V/cm for two orthogonal radiation polarizations. THz radiation absorption significantly depends on its polarization relative to the direction of the applied electric field, being higher for parallel orientation. The novelty of the work lies in the discovery and explanation of the effect of increased THz radiation transmittance in heavily doped n-InSb samples at low temperatures and low field strengths, which is due to a change in the dominant electron scattering mechanism from impurity scattering to phonon scattering upon their heating. The results of the work can be used in the development and optimization of THz optoelectronic devices. The OriginPro application software was used for the analysis and graphical representation of measurement results.