Лазерная гиперзвуковая спектроскопия монокристаллов кремния и германия тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

-рг БОЯ

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ ^ ^

На правах рукописи

ПАН СИЕН ЮЙ

ЛАЗЕРНАЯ ГИПЕРЗВУКОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ И ГЕРМАНИЯ

01.04.21 - лазерная физика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации па соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

МОСКВА - 2000

Работа выполнена на кафедре общей физики и волновых процессов физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Д.Ю. Паращук

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор А.Н. Пенин

кандидат физико-математических наук, научный сотрудник А.Л. Добряков

Ведущая организация: Защита состоится

Институт Общей Физики РАН

, / „

2000 года в

на

заседании диссертационного совета К.053.05.21 Физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу : Москва 119899, Воробьевы горы, МГУ, ул. Хохлова, д.1 , конференц-зал им. С.А. Ахманова корпуса нелинейной оптики.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан " /ь.

2000 года.

Ученый секретарь диссертационного совета К.053.05.21 кандидат физико-математических наук, доцент

М.С. Полякова

1УИв.бЧГ,ог> вЪ%А. 18 0$

& Л¿'6 03 /

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ В последнее время большое внимание уделяется исследованию процессов возбуждения акустических волн сверхкороткими лазерными импульсами как в традиционных объектах исследования - металлах и полупроводниках, так и разнообразных новых материалах - в сверхпроводниках, в проводящих полимерах, в квантово-размерных структурах и т.д. С фундаментальной точки зрения взаимодействие предельно коротких акустических импульсов с конденсированными средами затрагивает весь доступный спектр частот акустических фононов, что позволяет исследовать процессы в предельно широкой полосе частот в колебательной подсистеме среды, а также разнообразные явления, где существенна роль взаимодействия фононной и электронной подсистем. В последнем случае имеется в виду широкий класс эффектов, начиная от проявлений электроя-фононного взаимодействия, до вовлекающих спиновые переменные (магноны) и коллективные возбуждения электронов (плазмоны). Гиперзвуковая область частот в конденсированных средах затрагивает ряд фундаментальных явлений важных для целого ряда областей, например, для акустоэлектроники, оптоакустики, магнитоакустики и т.д.

В пикосекундной оптоакустике одной из ключевых проблем оказывается разработка адекватных методов измерения длительности и формы сверхкоротких акустических импульсов, т.е. гиперзвуковых импульсов. Если в ультразвуковом диапазоне частот до сотен мегагерц методы измерения параметров акустических импульсов хорошо разработаны и широко используются на практике, то самая верхпяя часть ультразвукового диапазона (0.1-1 ГГц) и гиперзвуковой диапазон (>1 ГГц) остаются труднодоступными. Имеются в виду измерения амплитуд и фаз акустических волн в широкой полосе частот с точностью достаточной для проведения адекватного спектроскопического анализа. Достоинство оптических методов возбуждения и регистрации акустических волн — бесконтактность, высокое пространственное разрешение, возможность использования корреляционных методов с временным разрешением на уровне длительности используемых лазерных импульсов. Данная работа в значительной

степени посвящена разработке метода лазерной гиперзвуковой спектроскопии, основанного на высокочувствительных измерениях малой модуляции оптической мощности.

В настоящее время подробно изучен термоупругий механизм фотовозбуждения акустических волн, значительно в меньшей степени известны другие нетепловые механизмы фотоакустического преобразования, в частности, электронно-деформационный. Последний механизм мгновенно включается при возбуждении электронно-дырочной пары в конденсированной среде и он достаточно хорошо исследован в ковалентных полупроводниках на наносекундной временной шкале. Согласно имеющейся теории, в основном разработанной В.Э. Гусевым, фронт концентрации движущейся электронно-дырочной плазмы в полупроводнике является эффективным источником акустических волн. Исследованию такого механизма фотовозбуждения звука в монокристаллах германия и кремния на пикосекундной временной шкале уделено особое внимание в настоящей работе. Разрабатываемый в данной работе метод гиперзвуковой спектроскопии позволяет дать ответ на вопрос, давно дискутируемый в, физике твердого тела, который может быть сформулирован следующим образом: возможно ли направленное движение плазмы электронов и дырок в твердом теле со сверхзвуковой скоростью?

Вышесказанное определяет АКТУАЛЬНОСТЬ диссертационной работы, ЦЕЛЯМИ которой являлись:

1. Экспериментально исследовать форму и особенности распространения акустических импульсов, возбуждаемых пикосекундными оптическими импульсами в монокристаллах германия и кремния.

2. Путем сопоставления теории с экспериментом определить механизмы генерации гиперзвуковых импульсов в кремнии и германии и исследовать факторы, влияющие на длительность и профиль регистрируемых акустических импульсов.

3. Исследовать вопрос о возможности сверхзвукового расширения электронно-дырочной плазмы, возбужденной пикосекундньгм оптическим импульсом в полупроводниках при комнатной температуре.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

В настоящей работе впервые экспериментально реализован метод де-флекционных измерений с пикосекундным временным разрешением, позволяющий детально измерять профиль широкополосных гиперзвуковых импульсов в твердом теле с точностью достаточной для дальнейшего спектроскопического анализа. На основе сопоставления экспериментальных профилей гиперзвуковых импульсов с рассчитанными в рамках известных теоретических моделей разработан оригинальный метод лазерной гиперзвуковой спектроскопии полупроводников, позволяющий установить механизм и параметры оптоакустического возбуждения, рассчитать коэффициент поглощения гиперзвука и промоделировать его дифракцию. Разработанный спектроскопический метод чувствителен к диффузии фотовозбужденной электронно-дырочной плазмы, что позволяет оценить коэффициент ее амбиполярной диффузии. В работе впервые показано, что при комнатной температуре фронт фотовозбуждае-мой электронно-дырочной плазмы в полупроводнике может двигаться со сверхзвуковыми скоростями, что дает ответ на вопрос о "звуковом барьере" для направленного движения электронно-дырочной плазмы в полупроводнике.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД СОИСКАТЕЛЯ Автор настоящей работы самостоятельно разработал пакет программ для компьютерного анализа экспериментальных импульсов гиперзвука и их сравнения с имеющейся теорией. Автор выполнил расчеты модельных профилей и спектров импульсов гиперзвука и провел их сопоставление с экспериментальными данными. Часть экспериментов, представленных в настоящей работе, выполнена автором самостоятельно, а часть - совместно Н.В. Чигаревым. Автор участвовал в создании экспериментальной установки, на которой выполнена настоящая работа.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Разработанный лазерный дефлекционный метод измерений малых смещений поверхности с пикосекундным временным разрешением позволяет измерять форму широкополосных импульсов гиперзвука с полосой 0.1-10 ГГц и чувствительностью 0.1 пм/Гц1/2.

' 2. Профили оптически возбуждаемых широкополосных импульсов гиперзвука и измеряемых по разработанной дефлекционной методике чувствительны к быстрой диффузии фотовозбуждаемой электронно-дырочной плазмы, что позволяет оценить коэффициент ее амбиполярной диффузии.

3. Из анализа профилей измеряемых импульсов гиперзвука и сопоставления их с имеющимися теоретическими моделями следует, что фронт электронно-дырочной плазмы в полупроводнике, возбуждаемой пикосе-кундным оптическим импульсом, может двигаться со сверхзвуковой скоростью.

, ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

1. Разработанная система радиочастотной фоторегистрации с чувствительностью к Относительному изменению оптической мощности

~ Ю-7 Гц-1^2 может быть использована в различных высокочувствительных оптических измерениях (дефлекционных, поляриметрических, ден-ситометрических, и т.д.) с пико и фемтосекундным временным разрешением.

2. Разработанные методы оптического возбуждения и регистрации импульсов гиперзвука могут составить основу новых оптоакустических методик диагностики и неразрушающего контроля материалов в гиперзвуковом диапазоне частот.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные результаты работы представлялись па IX Международной конференции по фотоакустическим и фототепловым явлениям (Нанкин, КНР, 1996, приглашенный доклад); Конференции молодых ученых в рамках мемориальных мероприятий, посвященных 70-летию Р.В.Хохлова (Москва, Россия, 1996), XV Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (С.-Петербург, Россия, 1995), II Международном симпозиуме по современным проблемам лазерной физики (Новосибирск, Россия, 1997), XVI Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Москва, Россия, 1998). По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ПЕРВАЯ ГЛАВА посвящена литературному обзору по вопросу о сверхзвуковом движении свободных носителей заряда в полупроводниках. Взаимодействие носителей заряда и акустических волн — классическая задача физики конденсированных состояний. Одна из важных проблем связана с направленным движением носителей заряда с дозвуковой или сверхзвуковой скоростями. Данную проблему можно сформулировать в виде вопроса: может ли направленное движение свободных носителей в твердом теле иметь сверхзвуковую скорость? С начала 80-х годов этот вопрос активно обсуждался в основном в связи с динамикой электронно-дырочных капель в Се и при температуре в несколько кельвин. Отметим, что все попытки ускорить электронно-дырочные капли до сверхзвуковой скорости не удались. Также в 80-е годы был выполнен ряд гелиевых экспериментов в целом ряде полупроводников и структурах на их основе, из которых следовали противоречивые выводы относительно наличия "звукового барьера" для направленного движения неравновесной электронно-дырочной плазмы (ЭДП). В обзоре кратко рассмотрены причины торможения быстрого движения ЭДП. Таким образом, до сегодняшнего дня остается неясным — возможно ли направленное движение носителей в твердом теле со скоростью выше звуковой. Разработанный в настоящей работе метод гиперзвуковой спектроскопии чувствителен к быстрой диффузии фотоипдуцированной ЭДП. Это позволяет реализовать новый метод оценки скорости движения фронта ЭДП в полупроводниках и ответить па поставленный выше вопрос о "звуковом барьере".

Во ВТОРОЙ ГЛАВЕ рассмотрены механизмы генерации гиперзвуковых импульсов, возбуждаемых короткими лазерными импульсами (~100 пс). Термоупругий механизм проявляет себя следующим образом: нагрев приповерхностного слоя толщиной порядка глубины проникновения возбуждающего лазерного импульса приводит к нестационарным термоупругим напряжениям и, следовательно, возбуждению

акустического импульса. Согласно электронно-деформационному механизму возбуждения акустических импульсов, любое пространственно-неоднородное изменение концентрации свободных носителей заряда вызывает возбуждение акустических волн. Характерный параметр для эффективности электронно-деформационного механизма - величина деформационного потенциала среды. В работе приведены одномерные линейные уравнения для пространственно-временной динамики фотоин-дуцированной ЭДП и повышения температуры кристаллической решетки и их решения в спектральном виде. Эти решения используются далее для компьютерного моделирования профилей гиперзвуковых импульсов для задач термоупругого и электронно-деформационного возбуждения звука. Далее учтены эффекты дифракции в квазиоптическом приближении и поглощения гиперзвука. Затем проведен анализ возможности наблюдения сверхзвукового движения фронта концентрации электронно-дырочной плазмы в полупроводнике с помощью фотоакустической методики. Ее суть заключается в следующем. Рассмотрим образец, толщина которого много больше глубины проникновения возбуждающего излучения, и будем измерять время прихода акустического импульса к задней грани образца. Предположим, что длительность возбуждающего лазерного импульса много меньше характерного времени возбуждения акустического импульса через электронно-деформационный механизм. В таком случае источником звука будет движущийся фронт ЭДП, поскольку эффективность возбуждения звука пропорциональна градиенту концентрации ЭДП. Следовательно, если фронт ЭДП движется со сверхзвуковой скоростью, то время появления акустического импульса на задней грани кристалла, отсчитываемое от момента лазерного возбуждения, будет меньше времени пробега звука по толщине образца. Таким образом, акустический импульс, сформированный в области движущегося фронта ЭДП, придет к задней поверхности раньше, чем акустические импульс, возбужденный непосредственно в области поглощения лазерного импульса. Из разницы указанных времен можно оценить характерную скорость движения фронта ЭДП. Такие рассуждения справедливы как для гидродинамического, так и для диффузионного режима движения ЭДП.

Только для последнего следует ожидать уширение фронта возбуждаемого акустического импульса. Для диффузионного режима движения ЭДП в работе приведено определение характерной "скорости" диффузии УЬ:

—.0п2 = пУЬ,

где п - концентрация свободных носителей, О - коэффициент амбиполяр-ной диффузии, 2 - координата нормально к поверхности и пг - производная п по г. Показано, что при комнатной температуре в монокристалле ве может быть реализован режим сверхзвукового движения фронта фо-товозбуждаемой ЭДП, который по оценкам должен длиться около 200 пс.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ представлены: принцип дефлекционных измерений, экспериментальная установка и аппаратура высокочувствительной радиочастотной фоторегистрации для задач оптоакустики. Дефлекци-онный метод измерения смещений поверхности твердых тел основан на измерении малых наклонов поверхности, вызванных поверхностной деформацией. Малый наклон деформированной поверхности приводит к отклонению зондирующего пучка и его поперечному смещению на фотодетекторе. При измерении малого поперечного смещения лазерного пучка обычно это смещение преобразуют в изменение тока фотоприемника. Для этого наиболее удобен позиционно-чувствительный детектор (ПЧД), состоящий из двухсекционного фотодиода и схемы вычитания фототоков. Избыточные шумы мощности излучения применяемого нами пикосекундного лазера (Мс1:УАС с непрерывной, накачкой) спадают с частотой и выше частоты ~ 1 МГц уровень флуктуаций излучения задается пуассоновской статистикой света. Разумно ожидать, что пространственные флуктуации лазерного пучка за счет избыточных шумов также будут спадать с увеличением частоты. В работе разработана система позиционно-чувствительного фотодетектирования на основе техники синхронного усиления в радиодиапазоне (6.2 МГц) с чувствительностью на уровне дробовых шумов фототока. Это позволило значительно сузить рабочую полосу приема, что дало возможность добиться высокой чувствительности и избирательности. В системе фоторегистрации применен принцип двойной модуляции, где оптический сигнал амплитудно промо-

дулирован на высокой /о (6.2 МГц) и низкой /1 (800 Гц) частотах. Минимальное пиковое относительное изменение фототока, регистрируемое ПЧД, составляет 5 X 10~7 1/л/Гц, из которого следует оценка минимально регистрируемого пикового смещения поверхности ~ 0.1 пм/ у/Тц.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ представлены результаты экспериментов по регистрации оптоакустического отклика поверхности в нёлегированных пластинах ве и БЬ С помощью дефлекционного метода детально исследованы профили импульсов гиперзвука в монокристаллах Се и вц возбуждаемых ~100 пс лазерными импульсами с длиной волны 1064 и 532 нм. Измерения проведены при различных экспериментальных условиях: длинах распространения 100-2000 мкм, размерах области фотовозбуждения 20-70'мкм, плотностях энергии возбуждения 5-50 мкДж/см2.

Типичные дефлекционные сигналы для Се и их спектры, полученные путем' преобразования Фурье, для разных длин распространения гиперзвука представлены на рис. 1, а. Длительность переднего фронта гиперзвуковых импульсов слабо зависит от пройденного пути и имеет характерную величину на уровне 1/е 250 ±50 не. Спектры гиперзвуковых импульсов сконцентрированы около частоты 1 ГГц как видно на рис. 1,6.

При распространении профиль импульса заметно меняется (рис. 1, а). Дифракция и частотно-зависимое затухание изменяют профиль распространяющегося гиперзвукового импульса. Как видно из спектров на рис. 1, б, поглощение уменьшает вклад высокочастотных компонент, а дифракция ослабляет низкочастотные компоненты.

Д ля того чтобы избавиться от влияния эффектов распространения на профиль гиперзвуковых импульсов, были проведены эксперименты с зондированием смещения поверхности в области фотовозбуждения. Однако в этом случае возникал дефлекционный сигнал, не связанный с механическим смещением поверхности, а вызванный изменением коэффициента отражения области фотовозбуждения. Чтобы подавить эффект оптического взаимодействия пучков возбуждения и зондирования, мы использовали образец ве с напыленным дихроичным диэлектрическим зеркалом, пропускавшим лазерный импульс возбуждения на поверхность образца ве и не позволяющим достигать ее импульсу зондирования. Таким обра-

ПГГц

Рис. 1: Дефлекционные сигналы (а) и их спектры (б) для различных длин путей распространения импульсов гиперзвука. Эксперименты проведены с Се на длине волны возбуждения 1064 нм. Линии на рис. 6 проведены для удобства представления.

зом, было получено, что профиль импульса гиперзвука вблизи области фотовозбуждения имеет одпополярную форму. Следовательно, мы приходим к выводу, что вторая фаза импульса гиперзвука при длине распространения порядка 100 мкм и более (рис. 1, а) связана с эффектом распространения гиперзвука, а не его возбуждения. Этот вывод подтверждают результаты теоретического моделирования, проведенного в работе.

Для сопоставления эффективностей электронно-деформационного и термоупругого механизмов возбуждения звука в ве были проведены сравнительные эксперименты по возбуждению гиперзвука в Се и в А1 на поверхности Се. Экспериментально показано,что термоупругий механизм возбуждения звука в ве как минимум на порядок величины менее эффективен, чем электронно-деформационный.

ПЯТАЯ ГЛАВА посвящена анализу полученных экспериментальных результатов. Для сопоставления результатов экспериментов (Глава 4) с теорией (Глава 2) был разработан пакет программ для моделирования фотовозбуждения импульсов гиперзвука с учетом термоупругого и электронно-деформационного механизмов возбуждения, а также эффектов поглощения и дифракции. В работе учтены факторы, влияющих на профиль и длительность полученных в эксперименте импульсов, в частности, промоделированы геометрические эффекты, возникающие при де-флекционном методе измерений, проанализирована роль поверхностной рекомбинации ЭДП. В результате анализа результатов экспериментов установлено, что в монокристаллах ве и Б! при поглощении пнкосекунд-ных лазерных импульсов возбуждаются импульсы гиперзвука посредством электронно-деформационного механизма. Показано, что вклад термоупругого механизма возбуждения звука в Се несущественней. Также подробно проанализированы сигналы фотоиндуцированного отражения лазерного пучка от поверхности ве. В работе промоделированы эффекты дифракции и поглощения гиперзвука в ве, получен коэффициент поглощения гиперзвука. На рис. 2 приведены расчетные профили импульсов гиперзвука для разных длин распространения и экспериментальный импульс, полученный при длине распространения 110 мкм. Видно, что

использованная модель хорошо описывает фронты экспериментальных импульсов, но дает существенно более длительную вторую фазу но сравнению с наблюдаемой в эксперименте (ср. также с рис. 1, а). В диссертации выяснены причины несовпадения модельных профилей импульсов гиперзвука с экспериментальными, показано, что "быстрая" вторая фаза связана с недооценкой эффектов дифракции, рассматриваемых в рамках квазиоптического приближения. Далее в работе проанализированы эксперименты с многослойными диэлектрическими покрытиями на Се. Показано, что эффекты взаимодействия импульса гиперзвука и оптического импульса в многослойном покрытии заключаются главным образом в задержке появления дефлекционного сигнала, связанной со временем прохода импульса гиперзвука по толщине покрытия и его временном уширении.

Заключительная часть данной главы посвящена анализу эффекта быстрой диффузии фотовозбужденной ЭДП. Показано, что разработанный метод лазерной гиперзвуковой спектроскопии дает возможность наблюдать эффект быстрого расширения ЭДП по фронту возбужденного ЭДП импульса гиперзвука. Установлено, что 250-пс фронт наблюдаемых импульсов гиперзвука связан главным образом с процессом диффузии фотовозбужденной ЭДП, а не с эффектами распространения или методическими артефактами. Модельные импульсы на рис. 2 построены для коэффициента амбиполярной диффузии ЭДП £> = 60 см2/с. Согласно результатам Главы 2, указанная величина коэффициента диффузии отвечает движению фронта ЭДП со сверхзвуковой скоростью УЬ- На вставке рис. 2 приведены фронты расчетных импульсов, отвечающие дозвуковой диффузии для обеих длин волн возбуждения в сравнении с экспериментом (экспериментальные импульсы с возбуждением на Л2 и А1 совпадают в пределах нашей точности измерений). Модельные фронты построены для случая дозвуковой диффузии, отвечающей числу Маха Уо/са—0.5 (с„ - продольная скорость звука): В = 20 и 0.5 см 2/с для возбуждения на и Лг, соответственно. Из проведенного анализа получено, что характерная скорость движения фронта концентрации ЭДП УЬ при ее диффузии для длины волны возбуждении 1064 нм превышает продольную скорость

1

— Ошсм,^ -ПОмкы.Х, ■ 770МКМ.Х,

-1

О

•эксперимент 110 мкм, X," ^=1064 бы, ^=532 ям

-2

-1

О

1

2

^ не

Рис. 2: Расчетные и экспериментальные профили импульсов гиперзвука на длине возбуждения Аь На вставке показаны фронты экспериментального и модельных импульсов (тонкие линии, случай дозвуковой диффузии).

звука в 1.5 раза, а для возбуждения на 532 нм - не менее чем в 1.5 раза. Таким образом, впервые наблюдался эффект сверхзвукового движения фронта ЭДП в полупроводнике при комнатной температуре. В конце данной главы обсуждаются причины торможения быстрого диффузионного расширения фотовозбуждаемой ЭДП.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ сформулированы основные результаты и выводы диссертации:

1. Разработан метод лазерной гиперзвуковой спектроскопии полупроводников с чувствительностью к механическому смещению поверхности на уровне 0.1 пм/Гц1/2, основанный на измерении форм сверхкоротких акустических импульсов с полосой 0.1-5 ГГц и их анализе в рамках известных теоретических моделей возбуждения и распространения гиперзвука.

2. Проведено компьютерное моделирование профилей гиперзвуковых импульсов в спектральном диапазоне 0.1-10 ГГц, описывающее механизмы возбуждения гиперзвука (термоупругий и электронно-деформационный) и эффекты его распространения (дифракция, поглощение). Выполнено сравнение модельных расчетов с данными экспериментов в монокри-

сталлах Si и Ge. Показано, что фронт измеряемых импульсов гиперзвука чувствителен к диффузии фотовозбуждаемой электронно-дырочной плазмы.

3. Показано, что при поглощении полупроводником (Si, Ge) пикосе-кундного оптического импульса электронно-деформационный механизм возбуждения звука является основпым.

4. Выявлена причина несовпадения профилей модельных импульсов гиперзвука с экспериментальными на длинах распространения > 100 мкм, т.е. появление "быстрой" второй фазы в измеряемом импульсе. Показано, что используемое нами квазиоптическое приближение не описывает адекватно эффект дифракции импульсов гиперзвука.

5. Из результатов анализа измеренных профилей гиперзвука следует, что фронт концентрации электронно-дырочной плазмы, возбужденной в монокристалле Ge при комнатной температуре пикосекундным оптическим импульсом длительностью ~100 пс, движется со сверхзвуковой скоростью, превышающей продольную скорость звука не менее чем в 1.5 раза.

6. Разработан метод измерения профиля импульсов гиперзвука вблизи области их фотовозбуждения. Проведены эксперименты на образцах Ge с многослойным диэлектрическим покрытием из которых следует, что профиль возбуждаемого импульса гиперзвука - однополярный, как и предсказывает использованная нами теория фотовозбуждения звука.

Результаты диссертации опубликованы в следующих работах :

1. Paraschuk D.Yu., Kulakov Т.A., Nedopekin O.Yu., Chigarev N.V., Pan X.Y., Avanesyan S.M. Precise photodetection with quantum-noise-limit sensitivity for picosecond laser measurements: detection of a few femtometers surface displacements with photodeflection technique.// 15th International Conference on Coherent and Nonlinear Optics, June 27 - July 1, 1995, St. Petersburg, Technical digest, 1995, vol.2, pp.202-203.

2. Paraschuk D.Yu., Kulakov T.A., Nedopekin O.Yu., Chigarev N.V., Pan X.Y. Precise photodetection with shot-noise-limit sensitivity for picosecond laser measurements: detection of small surface gradients with photodeflection

technique.// Proc. SPIE, 1996, vol. 2799, pp.392-396.

3. Paraschuk D.Yu., Chigaxev N.V., Kulakov T.A., Pan X.Y., and Gusev V.E. Transient hypersound spectroscopy in semiconductors.// 9th International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena, June 27 - 30, 1996, Nanjing, China, Conference Digest, 1996, p.347 (invited paper).

4. Paraschuk D.Yu., Kulakov T.A., Nedopekin O.Yu., Chigarev N.V., Pan X.Y. Shot-noise-Iixnited radio-frequency lock-in photodetection with a continuous wave mode-locked laser.// Rev. Sci. Instrum., 1997, N.ll, pp.39893991.

5. Paraschuk D.Yu., Chigarev N.V., and Pan X.Y Quantum-noise-limited measurements with ultrashort laser pulses.// The Second International Symposium on Modern Problems of Laser Physics, July 28 - August 2, 1997, Novosibirsk, Technical Digest, 1997, Part 2, p.10.

6- Chigarev N.V., Paraschuk D.Yu., and Pan X.Y. Hypersound pulses in semiconductors: photoexcitation, propagation and photodetection.// XVI International Conference on Coherent and Nonlinear Optics, June 29 - July 3, 1998, Moscow, Advance program, 1998, p.60.

7. Chigarev N.V., Paraschuk D.Yu., Nedopekin O.Yu., Pan X.Y. Picosecond polarimetry and deflectometry with quantum-noise-limited sensitivity.// XVI International Conference on Coherent and Nonlinear Optics, June 29 - July 3, 1998, Moscow, Advance program, 1998, p.62.

8. Чигарев H.B., Недопекин О.Ю., Пан Ю.С., Паращук Д.Ю. Радиочастотная техника синхронного приема с двойной модуляцией для лазеров сверхкоротких импульсов.// Приборы и техника эксперимента, 1998, N.4, с.111-115.

ВЕДЕНИЕ лава 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1 Сверхзвуковое расширение электронно-дырочной плазмы и проблема звукового барьера.

1.2 Цель, защищаемые положения и практическая значимость результатов работы лава 2 ТЕОРИЯ ГЕНЕРАЦИИ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ ГИПЕРЗВУКОВЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

2.1 Механизмы лазерного возбуждения сверхкоротких акустических импульсов

2.2 Особенности распространения гиперзвука в кристаллах

2.3 Анализ процессов поверхностного фотовозбуждения.

2.4 Диагностика сверхзвукового расширения электронно-дырочной плазмы оптоакустическим методом.

2.5 РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛАВЫ

Глава 3 ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ДЕФЛЕКЦИОННЫЙ МЕ ТОД ИЗМЕРЕНИЙ МАЛЫХ СМЕЩЕНИЙ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕР ДОГО ТЕЛА С ПИКОСЕКУНДНЫМ РАЗРЕШЕНИЕМ ПО ВРЕМЕ НИ

3.1 Принцип дефлекционных измерений.

3.2 Экспериментальная схема.

3.2.1 Оптическая схема установки.

3.2.2 Система фоторегистрации.

3.3 РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛАВЫ

Глава 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

4.1 Геометрия образцов и условия эксперимента

4.2 Эксперименты с монокристаллом ве.

4.3 Эксперименты с пленкой А1, напыленной на поверхности монокристалла ве.

4.4 Измерение акустического импульса на возбуждаемой поверхности Се, эксперименты с диэлектрическим зеркалом.

4.5 Эксперименты с монокристаллом Б!.

4.6 Исследование изменения коэффициента отражения фотовозбужденных поверхностей ве и А1.

4.7 РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛАВЫ лава 5 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

5.1 Условия оптоакустического возбуждения: оценки и предварительный анализ

5.2 Методика компьютерного моделирования профилей и спектров импульсов гиперзвука.

5.2.1 Учет геометрических эффектов: эффект уширения дефлекцион-ного сигнала, усреднение по апертуре пробного пучка и по его положению на поверхности.

5.2.2 Сравнение аналитического решения и численного моделирования

5.3 Особенности распространения гиперзвуковых импульсов: анализ поглощения и дифракции.

5.4 Механизмы возбуждения гиперзвука.

5.5 Учет поверхностной и объемной рекомбинации.

5.6 Пределы применения квазиоптического приближения.

5.7 Анализ экспериментов с диэлектрическим зеркалом на передней поверхности образца.

5.8 Анализ изменения коэффициента отражения.

5.9 Сверхзвуковое движение фронта электронно-дырочной плазмы в ве

- 5

эивлекательными выглядят перспективы применения сверхкоротких акустических шульсов, т.е. гиперзвуковых импульсов, в различных областях науки и техники, од гиперзвуком понимают упругие волны самого верхнего диапазона частот: от 1 Гц и вплоть до максимальных частот акустических фононов 1-10 ТГц [1]. Так, про-'ранственная протяженность акустического импульса длительностью та Ю-12 с >ставляет Ьа ~ сата « 5 х 10~7см =50 А (са - скорость звука) и в твердом теле всего ашь на порядок превышает характерный размер ячейки кристаллической решетки, го представляет принципиальный интерес для акустической спектроскопии и диа-юстики. В последнее время большое внимание уделяется исследованию процессов эзбуждения акустических волн сверхкороткими лазерными импульсами и их рас-ространения как в традиционных объектах исследования - металлах и полупровод-иках, так и разнообразных новых материалах - в сверхпроводниках, в проводящих олимерах, в квантово-размерных структурах и т.д.

С фундаментальной точки зрения взаимодействие сверхкоротких акустических мпульсов с. конденсированными средами затрагивает весь доступный спектр акусти-еских фононов, что позволяет исследовать процессы в предельно широкой полосе ча-тот как в фононной подсистеме среды, так и разнообразные явления, где существен-[а роль взаимодействия фононной и электронной подсистем. В последнем случае имеется в виду широкий класс эффектов, начиная от проявлений электрон-фононного ¡заимодействия, до вовлекающих спиновые переменные (магноны) и коллективные юзбуждения электронов (плазмоны). Гиперзвуковая область частот в конденсиро-$анных средах затрагивает ряд фундаментальных явлений важных для целого ряда )бластей, например, для акустоэлектроники, оптоакустики, магнитоакустики, исследований механизмов дефектообразования и транспорта дефектов и т.д. Заметим, что продвижение вверх по частотам звука приближает нас к "рабочей" области частот гаких популярных и зарекомендовавших себя методов, как спектроскопия спонтанного комбинационного рассеяния света и спектроскопия рассеяния Мандельштама-Вриллюэна.

- 6

В пикосекундной оптоакустике одной из ключевых проблем оказывается разра-этка адекватных методов измерения длительности и формы сверхкоротких акусти-еских импульсов, т.е. гиперзвуковых импульсов. Использование пикосекундных и >емтосекундных лазерных импульсов для возбуждения и регистрации импульсов ги-ерзвука позволяет разработать уникальные по временному разрешению и чувстви-ельности системы, что, очевидно, служит основой методов лазерной гиперзвуковой пектроскопии. В то же время отметим, что число экспериментальных работ, опубли-ованных по лазерной пикосекундной оптоакустике, за 90-е годы более чем скромно порядка десяти, и все они выполнены в нескольких известных лабораториях США, Тпонии и Западной Европы. По-нашему мнению, это свидетельствует о том, что пи-:осекундная оптоакустика - весьма трудоемкая и сложная область с точки зрения жсперимента, она доступна лишь узкому кругу профессионалов в области лазерной физики и твердого тела.

Оптическая генерация звуковых импульсов в твердом теле была эксперименталь-ю реализована практически сразу после создания лазеров. С помощью рубинового тазера Уайту [2] удалось осуществить термоупругое возбуждение акустических им-1ульсов с длительностью порядка десятков микросекунд. В эксперименте [3] для возбуждения сверхкоротких акустических импульсов использовались лазерные им-[ХуЛЬСЫ ДЛИТбЛЬНОСТЬЮ Т£ гч^ 70 пс на длине световой волны Л = 1.06 мкм с энергией =»1 — 10 мДж. Длительность наблюдаемых акустических сигналов варьировалась в зависимости от материала образца и его толщины от 0.5 до 0.75 не.

Для зондирования деформации поверхности часто используется бесконтактный дефлекционный метод, основанный на измерении отклонения пробного пучка, отраженного от деформированной поверхности образца. Такая дефлекционная схема впервые была использована Воккара с соавторами для диагностики термоупругой деформации приповерхностных слоев образца [4]. Для оптического возбуждения использовалось излучение непрерывного гелий-неонового лазера, поглощаемая мощность ~ 10 мкВт. Было исследовано распределение деформации по поверхности различного типа поглощающих материалов. Отметим, что чувствительность дефлекционной схемы к малым смещениям поверхности образца ограничивалась флуктуаци

- 7ми диаграммы направленности излучения лазера и составила 4 х 10~3А/ Гц 2.

По-видимому, первые эксперименты, сочетающие дефлекционный метод и пикосе-:ундные импульсы, были выполнены в 1988 году Розенбергом [5]. В его эксперимен-ах изучался динамический отклик поверхности кремния. В дефлекционной схеме юзбуждение-зондирование применялся синхронно-накачиваемый лазер на красите-ге с длиной волны Л = 600 нм и длительностью импульса т/ = 1 пс. При плотности »нергии возбуждения на поверхности кристалла ~ 0.5 мДж/см2 с помощью корреляционной методики была получена зависимость деформации поверхности кремния от (ремени с разрешением в единицы пикосекунд. Максимальное смещение поверхности ктах ~ 0.5А. Чувствительность к малым механическим смещениям поверхности составила 1.5 х Ю-2 А/ Гц 2.

Исследование пикосекундных акустических колебаний в тонких пленках хрома и молибдена проведено Райтом и Кавашимой [6]. Эксперименты проведены с исполь-юванием дефлекционной схемы, аналогичной вышеуказанной, но с более высокими тастотами детектирования. Увеличение частоты детектирования до 5 МГц позволило поднять чувствительность до 1.5 х Ю-3А/ Гц1/2 при временном разрешении несколько пикосекунд. Чувствительность дефлекционной схемы определялась минимальной регистрируемой величиной изменения относительной интенсивности света и 5ыла близка к пределу дробовых шумов фототока. Максимальное смещение поверхности составило 3 х Ю-2А.

Последние две работы в представленном выше кратком обзоре послужили нам отправной точкой для разработки нашего метода дефлекционных измерений, использованного для регистрации гиперзвуковых импульсов. Важной отличительной чертой разработанного метода измерений от цитированных выше работ является то, что зондирование и возбуждение поверхности исследуемого образца (пластинки полупроводника) проводиться с противоположных сторон [7]. При этом акустический импульс, возбуждаемый у передней грани образца, распространяется по исследуемой пластинке и по достижении задней грани деформирует ее, что и регистрируется в пробном канале. Такой метод позволяет полностью избавиться от оптического взаимодействия пучка возбуждения и зондирования на поверхности образца (например, через

- 8 озмущение коэффициента отражения), имеющего место при возбуждении и зондиро-ании одной и той же поверхности образца. Такое оптическое взаимодействие пучков озбуждения и зондирования на поверхности образца способно дать дефлекционный игнал, который не связан собственно с механическим смещением поверхности образ-;а [5]. Этот дефлекционный сигнал сильно затрудняет или делает вообще невозмож-:ым корректные акустические измерения при возбуждении и зондировании одной оверхности образца. Причины появления такого сигнала подробно анализируются в :астоящей диссертации.

Наша система фоторегистрации, разработка которой в основном выполнена в :андидатской диссертации Н.В. Чигарева [8], позволяет измерить малые лазерно-саведенные смещения поверхности твердого тела с чувствительностью ~ 0.1 пм/Гц '/2 : пикосекундным временным разрешением. Мы применили эту систему фотореги-:трации для исследования механизмов генерации и распространения гиперзвука в юлупроводниках. Для этого потребовалось разработать методику измерения формы шпульсов гиперзвука. Особо важно отметить, что нам удалось научиться измерять [>орму гиперзвуковых импульсов с прекрасным соотношением сигнал/шум, при том, 1то смещения поверхности весьма малы - не более 10 пм. Такой методический результат значительно превосходит достигнутые соотношения сигнал/шум в лучших известных нам дефлекционных динамических измерениях [6], что открывает возможность выполнять спектроскопический анализ по форме импульсов гиперзвука. Последнее зключает в себя определение механизма и подробностей лазерного возбуждения им-1ульса гиперзвука и выяснение особенностей его распространения. Автором был разработан пакет программ для моделирования профилей импульсов гиперзвука в рампах известной теории В.Э. Гусева и проведено сопоставление их с экспериментально измеренными профилями. Таким образом, путем измерения профилей импульсов гиперзвука и их сопоставления с имеющимися теоретическими моделями в настоящей заботе реализуется метод лазерной гиперзвуковой спектроскопии.

Отдельное место в диссертации занимает вопрос о сверхзвуковом движении неравновесной электронно-дырочной плазмы (ЭДП). Этот классический вопрос физики твердого тела может быть сформулирован так: могут ли электроны в твердом ле быть ускоренными до скоростей выше звуковых? Эта проблема так называемо-| звукового барьера активно обсуждалась в 80-е годы, обзору работ в этой обла-?и посвящена Глава 1. Мы полагаем, что настоящая диссертационная работа дает 1ределенный ответ на вопрос о звуковом барьере для фронта движущейся ЭДП в элупроводнике.

Диссертация состоит из Введения, пяти глав, Заключения и списка литературы.

А^КЛЮЧЕНИЕ настоящей диссертации разработан новый метод лазерной спектроскопии конден-рованных сред, основанный на детальных измерении и анализе формы широкопо-сных импульсов гиперзвука (0.1-10 ГГц). Разработанный метод основан на техни-: дефлекционных измерений с чувствительностью на уровне предела, задаваемо-дробовыми шумами фототока, и последующем анализе профилей импульсов ги-:рзвука. Проведенные исследования показали, что профиль импульса гиперзвука держит большой объем информации о процессах формирования и распростране-1я импульса гиперзвука. И одна из основных целей настоящей диссертации - на-таться "расшифровывать" указанную информацию, как мы полагаем, была достиг-ута. Касательно механизмов оптоакустического преобразования, важным выводом астоящей работы является то, что при умеренных плотностях возбуждения полу-роводника (~ 1018см-3) и при пикосекундном возбуждении доминирует электронно-еформационный механизм возбуждения звука, а не универсальный термоупругий, [аиболее важный физический результат настоящей работы - демонстрация возмож-ости сверхзвукового движения фронта концентрации фотоиндуцированной ЭДП в олупроводнике. Настоящая работа, как мы полагаем, дает существенный вклад в ■ешение проблемы "звукового барьера" для движущейся ЭДП, которая активно об-уждалась с начала 80-х годов. Отметим, что быстрая диффузия ЭДП является фак-ором, препятствующим укорочению импульсов гиперзвука, что несомненно следует ^читывать при разработке методов генерации сверхкоротких импульсов звука конвоированных средах с высокой подвижностью свободных носителей.

Таким образом, основные результаты и выводы диссертационной работы состоят з следующем:

1. Разработан метод лазерной гиперзвуковой спектроскопии полупроводников с чувствительностью к механическому смещению поверхности на уровне 0.1 пм/Гц1/2, основанный на измерении форм сверхкоротких акустических импульсов с полосой 0.1-5 ГГц и их анализе в рамках известных теоретических моделей возбуждения и распространения гиперзвука.

- 125

2. Проведено компьютерное моделирование профилей гиперзвуковых импульсов спектральном диапазоне 0.1-10 ГГц, описывающее механизмы возбуждения гипер-ука (термоупругий и электронно-деформационный) и эффекты его распростране-1я (дифракция, поглощение). Выполнено сравнение модельных расчетов с данными :спериментов в монокристаллах Бг и Се. Показано, что фронт измеряемых импуль->в гиперзвука чувствителен к диффузии фотовозбуждаемой электронно-дырочной тазмы.

3. Показано, что при поглощении полупроводником (81, Се) пикосекундного опти-зского импульса электронно-деформационный механизм возбуждения звука явля-гся основным.

4. Выявлена причина несовпадения профилей модельных импульсов гиперзвука экспериментальными на длинах распространения >100 мкм, т.е. появление "бы-грой" второй фазы в измеряемом импульсе. Показано, что используемое нами ква-ноптическое приближение не описывает адекватно эффект дифракции импульсов иперзвука.

5. Из результатов анализа измеренных профилей гиперзвука следует, что фронт онцентрации электронно-дырочной плазмы, возбужденной в монокристалле Се при :омнатной температуре пикосекундным оптическим импульсом длительностью ~100 пс [вижется со сверхзвуковой скоростью, превышающей продольную скорость звука не хенее чем в 1.5 раза.

6. Разработан метод измерения профиля импульсов гиперзвука вблизи области IX фотовозбуждения. Проведены эксперименты на образцах Се с многослойным ди-шектрическим покрытием из которых следует, что профиль возбуждаемого импуль-;а гиперзвука - однополярный, как и предсказывает использованная нами теория |ютовозбу ждения звука.

- 126

1. Физические величины, справочник под редакцией И.С. Григорьева, Е.З. Мейли-хова// М.: Энергоатомиздат, 1991, с. 1232.

2. White R.M. Elastic wave generation by electron bombardment or electromagnetic wave absorption.// J.Appl.Phys., 1963, vol.34, p.2123.

3. Sessler G.M., Gerhard-Multhaupt R., West J.E., Seggern H. Optoacoustic generation and electrical detection of subnanosecond acoustic pulses.// J.Appl.Phys., 1985, vol.58, p.119.

4. Fournier D. and Boccara A.C. Photothermal displacement spectroscopy :an optical for solids and surfaces.// Appl.Phis. A32 , 1983, pp.141-154.

5. Rothenberg J.E. Observation of the transient expansion of heated surfaces by picosecond photothermal deflection spectroscopy.// Optics Letters, 1988, vol.13, p.713.

6. Wright O.B., Kawashima Cogerent phonon detection from ultrafast surface vibrations.// Phis.Rev.Lett., 1992, vol.69, pp.1668-1671.

7. Sontag H., Tam A.C. Optical detection of photoacoustic pulses in thin silicon wafers.// Can.J.Phys., 1986, vol.64, pp.1330-1333.

8. Чигарев H.В. Кандидатская диссертация, Физический факультет, МГУ им. М.В. Ломоносова, 1998.

9. Forchel A. and Schweizer H. Optical properties of fast-diffusing solid-state plasmas.// Phys. Rev. Lett., 1983, vol.51, N.6, p.501.

10. Charles L., Collins, Peter Y. Yu Light scattering from nonequilibrium electron-hole plasma excited by picosecond laser pulses in GaAs.// Solid State Communications, 1984, vol.51, N.3, p.123.- 127

11. Tsen K.T., Sankey O.F. Expansion of the electron-hole plasma in Si: A picosecond time-resolved Raman probe.// Phys. Rev. B. (Condensed Matter), 1988, vol.37, p.4321.

12. Tamor M.A., Greenstein M., Wolfe J.P. Time-resolved studies of electron-hole-droplet transport in Ge.// Phys. Rev. B. (Condensed Matter), 1983, vol.27, p.7353.

13. Tamor M.A., Wolfe J.P. Electron-hole droplet transport to near-sonic velocity in Si.// Phys. Rev. В., 1982, vol.26, p.5743.

14. Кукушкин И.В., Кулаковский В.Д. Разрушение капель электронно-дырочной жидкости в германии в сильном поле неоднородной деформации.// Физика твердого тела, 1983, т.25, с.2360.

15. Тиходеев С.Г. О форме быстро движущихся электронно-дырочных капель.// Письма в ЖЭТФ, 1979, т.29, вып.7, с.392-395.

16. Дьяконов М.И., Субашиев А.В. Сила трения при движении электронно-дырочной капли со скоростью, близкой к скорости звука.// ЖЭТФ, 1978, т.75, вып.5, с. 1943-1951.

17. Давыдов А.С. Теория твердого тела.// М., 1976, с.228.

18. Greenstein М., Tamor М.А., Wolfe J.P. Time-resolved images of electron-hole droplets produced by intense pulsed-laser excitation of germanium.// Solid State Communications, 1983, vol.45, p.355.

19. Тиходеев С.Г. Электронно-дырочная жидкость в полупроводниках.// УФН, 1985, т. 145, с.3-50.

20. Гусев В.Э. Нелинейное ограничение когерентных акустических полей, противодействующих расширению электронно-дырочной плазмы с околозвуковыми скоростями.// Письма в ЖЭТФ, 1987, т.45, вып.6, с.288-291.

21. Tsen К.Т., Morkoc Н. Picosecond time-resolved Raman studies of the expansion of eletron-hole plasma in GaAs-AJ^Gaj As multiple-quantum-well structrres.// Phys. Rev. В., 1986, vol.34, p.6018.

22. Gao W., Gusev V., Glorieux C., Jhoen J., and Borghs G. // Optics Commun., 1997, vol.143, p.19.

23. Гусев В.Э. Когерентное акустическое сопротивление движению фронта электронно-дырочной плазмы со скоростью, близкой к скорости звука.// Физика твердого тела, 1987, т.29, вып.8, с.2316.

24. Гусев В.Э. Нелинейное ограничение когерентных акустических полей противодействующих расширению электронно-дырочной плазмы с околозвуковыми скоростями.// Письма в ЖЭТФ, 1987, т.45, с.288.

25. Ахманов С.А., Гусев В.Э. Лазерное возбуждение сверхкоротких акустических импульсов: новые возможности в спектроскопии твердого тела, диагностика бы-стропротекающих процессов и нелинейной акустике.// УФН, 1992, т.162, с.5-36.

26. Thomsen С., Strait J., Vardeny Z., Maris H.J., Tauc J., and Hauser J.J. Coherent phonon generation and detection by picosecond light pulses.// Phys. Rev. Lett., 1984, vol.53, p.982.

27. Thomsen C., Grahn H.T., MARIS H.J., and Tauc J. Surface generation and detection of phonons by picosecond light pulses.// Phys. Rev. В., 1986, vol.34, p.4129.

28. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников.// М.: Наука, 1990, с.680.- 129

29. Yoffa E.J. Dynamic of dense of laser-induced plasmas.// Phys. Rev. B, 1980, vol.21, N.6, p.2415.

30. Grimaldi M.G., Baeri P., Rimini E. Laser-induced free-carrier absorption in Si single crystal.// Appl. Phys. A., 1984, vol.33, N.2, p.107.

31. Сабликов В.А., Сандомирский В.Б. Теория оптоакустического эффекта в полупроводниках.// Физ.техн.полупр., 1984, т.17, вып.1, с.81.

32. Гусев В.Э. гчастное сообщение, 1998.

33. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория Волн. // М.: Наука, 1990, с.257.

34. Гусев В.Э., Карабутов А.А. Лазерная оптоакустика.// М.: Наука, 1991.

35. Hoffman С. A., Jarasiunas К., Gerritsen H.J., Nurmikko A.V. Measurement of surface recombination velocity in semiconductors by diffraction from picosecond transient free-carrier gratings.// Appl. Phys. Lett., 1978, vol.33, N.6, p.536.

36. Aspnes D.E., Studna A.A. Dielectric functions and optical parameters of Si, Ge, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, and InSb from 1.5 to 6.0 eV.// Phys. Rev. В., 1982, vol.27, N.2, p.985.

37. Landolt-Bernstein, Numerical data and functional relationships in science and technology. Group III, edited by Mandelung 0., Schulz M., and Weiss H.// Springier, New-York, 1982, vol.17, Subvolume A.

38. Коротеев Н.И., Шумай И.JI. Физика мощного лазерного излучения.// М.: Наука, 1991, с.310.

39. Dieulesaint Е. and Royer D. Probing of acoustic wave surface displacements.// Elsevier Science Publishers В. V. (North-Holland), 1989.

40. Paraschuk D.Yu., Kulakov T.A., Nedopekin O.Yu., Chigarev N.V., Pan X.Y. Shot-noise-limited radio-frequency lock-in photodetection with a continuous wave mode-locked laser.// Rev. Sci. Instrum., 1997, N.ll, p.3989.

41. Чигарев H.B., Недопекин О.Ю., Пан Ю.С., Паращук Д.Ю. Радиочастотная техника синхронного приема с двойной модуляцией для лазеров сверхкоротких импульсов.// Приборы и техника эксперимента, 1998, N.4, с.111.

42. Паращук Д.Ю., Чигарев H.B. Измерения с предельной чувствительностью малых поперечных смещений пучка квазинепрерывного пикосекундного лазера.// Оптика и спектроскопия, 1997, т.82, N.6, с.908.

43. Paraschuk D.Yu., Chigarev N.V., Pan X.Y Quantum-noise-limited measurements with ultrashort laser pulses.// In: The Second International Symposium on Modem- 131

44. Problems of Laser Physics, Novosibirsk, Russia, July 28-August 2, 1997, Technical Digest, 1997, Part 2, p. 10.

45. Chigarev N.V., Paraschuk D.Yu., Pan X.Y. Hypersound pulses in semiconductors: photoexcitation, propagation and photodetection.// In: XVI International Conference on Coherent and Nonlinear Optics, Moscow, Russia, June 29-July 3, 1998.

46. Chigarev N.V., Paraschuk D.Yu., Nedopekin O.Yu., Pan X.Y. Picosecond polarimetry and deflectometry with quantum-noise-limited sensitivity.// In: XVI International Conference on Coherent and Nonlinear Optics, Moscow, Russia, June 29-July 3, 1998.

47. Wright O.B. Thickness and sound velocity measuremants in thin transparent films with laser picosecond acoustics.// J. Appl. Phys., 1992, vol.71, N.4, p.1617.

48. Arthur L. Smirl Dynamics of high-density transient electron-hole plasmas in Germanium.// Ultrafast laser spectroscopy, 1984, vol.1, pp.202-210.

49. Gallant M.I., van. Driel H.M. Infrared reflectivity probing of thermal and spatial properties of laser-generated carriers in germanium.// Phys. Rev. В., 1982, vol.26, N.4, p.2133.

50. Wright O.B., Gusev V.E. Acoustic generation in crystalline silicon with femtosecond optical pulses.// Appl. Phys. Lett., 1995, vol.66, N.10, pp.1190-1192.

51. Сапожников О.А. Фокусировка мощных акустических импульсов.// Акустический журнал, 1991, т.37, Вып.4, с.760.

52. Bunkin F.V., Kolomensky A.A., and Mihalevich V.G. Lasers in acoustics.// Laser Science and Technology Ser (Gordon and Beach, London, 1992).

53. Акустические кристаллы. Справочник под редакцией Шаскольской М.П.// М.: Наука, 1982, с.632.- 133