PICOSECOND INTERBAND SATURATION AND INTRABAND RELAXATION OF PHOTOEXCITED CARRIERS IN GERMANIUM

Résumé
Nous présentons de nouveaux faits expérimentaux concernant la saturation interbande du germanium à l'échelle picoseconde. Nous avons utilisé la technique d'excitation-sonde pour une étude systématique de plaquettes de germanium cristallisé d'épaisseur 6 µm, en fonction de la température, de l'énergie de l'impulsion excitatrice et du retard excitation-sonde. Les impulsions sont produites par un laser à verre dopé au Néodyme. Les résultats peuvent être interprétés avec succès en termes de remplissage dynamique de bandes par une distribution de porteurs chauds avec une contribution de l'absorption interbandes de valence dans le cas des plus fortes densités (~10²⁰ cm^-3). Nous observons que l'accroissement de la transmission de l'échantillon, dépendant de l'intensité, peut dépasser 200 psec sous certaines conditions et que ceci est en accord soit avec un refroidissement lent des porteurs chauds, soit avec une diffusion.

Abstract
We report new structure in the picosecond interband saturation of germanium. The excite-probe technique has been employed in an extensive study of a 6 - µm-thick slice of crystalline germanium as a function of temperature, excite pulse energy, and time delay between the excite and probe pulses from a Nd-glass laser. The results can be interpreted successfully in terms of a dynamic band-filling by a hot carrier distribution with intervalence-band absorption contributing at the highest carrier densities (~10²⁰ cm^-3). An intensity-dependent rise in sample transmission is observed that can exceed 200 psec under certain conditions and that is consistent with either a slow cooling of the hot carriers or with diffusion.