Оптика твердого тела и систем пониженной размерности (стр. 38 )

       Поскольку для центросимметричных полупроводников (Si, Ge) в дипольном приближении , то процесс ГВГ определяется компонентой . Последняя имеет различные значения компонентов и свойства симметрии для полупроводникового кристалла и для расплава, поскольку последний является изотропной средой. Данный факт был использован для измерения времени термализации фотовозбужденных носителей заряда при ИЛО с-Si. В эксперименте (, и др., 1988) измерялись ориентационные угловые зависимости ГВГ от образцов с-Si с ориентацией поверхности (111) при ИЛО излучением фемтосекундного лазера (=620 нм, = 90фс) с плотностью энергии больше порога плавления поверхности. Сигнал второй гармоники фиксировался в геометрии  «на отражение» от тех же импульсов, но с существенно меньшей энергией и задержанных на различный промежуток времени относительно «плавящего» импульса. Для (111) с-Si симметрия тензора приводит к следующей угловой зависимости р-поляризованного сигнала второй гармоники (при возбуждении р-поляризованным излучением основной частоты):

,                                (8-14)

где угол измеряется между направлением поляризации излучения накачки и кристаллографическим направлением в образце. В изотропной среде угловая зависимость ГВГ также становится изотропной. В эксперименте изотропная угловая зависимость наблюдалась при задержках ~1 пс относительно «плавящего» импульса (см. рис.8.9), что свидетельствует о процесса плавления в течении данного промежутка времени. Указанное время является, по существу, временем термализации фотовозбужденных при ИЛО носителей заряда и находится в согласии с теоретическими оценками времени электрон-фононного взаимодействия в полупроводниках.

Метод ГВГ также может быть успешно использован при исследовании границы раздела двух твердых тел, одно из которых – тонкая прозрачная пленка. Примером такой системы, имеющим важное практическое значение, является структура Si/SiO2. Как уже отмечалось, для объема c-Si в дипольном приближении , и процесс ГВГ определяется слабой квадрупольной нелинейностью. Однако вблизи поверхности центральная симметрия элементарных ячеек нарушается, и появляется поверхностная дипольная составляющая , которая особенно значительна при наличии неоднородной деформации. Для  поверхностей  c-Si (111) без оксида или с тонким естественным окислом поверхностная деформация минимальна и угловая зависимость ГВГ хорошо описывается соотношением  (8-14). В структурах Si/SiO2, приготовленных методом высокотемпературного окисления пластин c-Si, деформация является следствием различия коэффициентов термического расширения  с-Si и SiO2 , и для достаточно толстых слоев SiO2 возникающие напряжения достигают 10 кбар. Согласно данным эксперимента для структур (111)Si/SiO2  с толщиной оксидного слоя 50 нм сигнал ВГ возрастал более чем в 10 раз, а угловая зависимость ГВГ имела вид:

,                                (8-15)

где А и В некоторые константы. Теоретический анализ процесса ГВГ, основанный на учете вклада ,  находится  в согласии с результатами эксперимента.

Рекомендуемая литература

Ч. Китель. Введение в физику твердого тела. М., Наука, 1978. Физика полупроводников. М., Энергоатомиздат, 1985. -Бруевич, . Физика полупроводников. М.,  Наука, 1990. Ж. Панков. Оптические процессы в полупроводниках. М., Мир, 1973. Т. Мосс, Г. Баррел, Б. Эллис. Полупроводниковая оптоэлектроника. М., Мир, 1976. . Оптические свойства полупроводников. М., Наука, 1977. , , . Оптика малых частиц и дисперсных сред. Киев, Наукова Думка, 1999. А. Берг, П. Дин. Светодиоды. М., Мир, 1979. М. Борн, Э. Вольф. Основы оптики. М., Наука, 1970. S. V. Gaponenko. Optical properties of semiconductor nanocrystals. Cambridge, 1998. , , и др.  Оптика наноструктур. Под ред. . СПб. «Недра», 2005. , . Физика мощного лазерного излучения. М., Наука, 1991.