Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-2895
Hollricher, Olaf
Elektrooptische Höchstfrequenzuntersuchungen an Supraleitern und Halbleitern
102 S., 1994

Die Herstellung von immer schnelleren elektronischen Bauelementen ist erne grofie Herausforderung fur viele Physiker und Ingenieure. Es ergibt sich aber ein prinzipielles Dilemma, wenn eine elektronische Apparatur zur Untersuchung des zeitlichen Schaltverhaltens der jeweils neusten, und darnit schnellsten Bauelemente eingesetzt werden soli. Wie soll man mit schnellen Bauelementen ein noch schnelleres Bauelement ausmessen?

Dieses Dilemma kann dadurch uberwunden werden, daf ein optisches Verfahren einsetzt wird, urn eine elektrische Response-Funktion zu vermessen. Ahnlich wie man mit stroboskopischen Lichtblitzen die Zundung eines Benzinmotors kontrolliert und einstellt und so die schnelle Bewegung der Kurbelwelle "einfriert", läßt sich mit ultrakurzen Laserpulsen beispielsweise auch das Voranschreiten eines elektrischen Pulses auf einer Verbindungsleitung einfrieren und Punkt fur Punkt abtasten, Eine andere wichtige Anwendung ist die Analyse des Schaltverhaltens eines Transistors. Fur das weitere Verstandnis ist es wichtig, sich einige Eigenschaften kurzer Lichtpulse zu vergegenwärtigen. Der eingesetzte Laser Iiefert Pulse von etwa 0,75 11m Wellenlange und 100 fs (1 fs = 10-15 s) Dauer. Ein solcher Puls hat eine Länge von 30 11m und enthält daher nur ca. 40 Wellenzuge. Mit Hilfe von halbleitenden Photodetektoren ist es möglich, mit diesem Lichtpuls von 100fs Dauer mittels Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren einen elektrischen Puis zu erzeugen, der kurzer als 1 ps (1 ps = 10-12 s) sein Kanno Elektrische Pulse lassen sich bei geeigneter Wahl der Geornetrie durch ihre elektrischen Felder nachweisen, da die elektrischen Felder den Brechungsindex von elektrooptischen Materialien verandern, Diese Brechungsindexanderung ist ein sehr schneller Vorgang und dauert in einigen Materialien nur ca. 100 fs.

Brechungsindexanderungen wiederum kann man mit optischen Verfahren nachweisen. Damit schlielst slch der Kreis: Lichtpuls q Spannungspuls q Testobjekt q elektrischer Response q optischer Sensor (via Brechungsindex) q optischer Nachweis Das elektronische Bauelement wird damit sowohl optisch angeregt, als auch optisch vermessen. Dieses Verfahren wird elektrooptisches Sampling genannt....



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Letzte Änderung: 07.06.2022