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碳化硅(Silicon Carbide,SiC)作为第三代半导体的主要代表,具有宽带隙、高饱和电子迁移率、高热导率等优点,在电子、微机电、光电等领域显示出巨大的应用潜力。然而,由于SiC的高硬度、化学惰性和高脆性,其器件的制备要求采用飞秒激光加工等特殊加工技术。此外,SiC具有良好的非线性光学性质,可以实现光限幅,光学参数放大等功能。以上两个方面都要求对SiC的非线性光学性质和载流子动力学进行系统的研究。本课题利用飞秒激光对SiC的两种典型结晶态6H-SiC和4H-SiC进行了以下研究。1、非线性光学性质的测量。本课题利用光学参数放大器将飞秒激光的波长扩展到400-1100 nm波长范围,进行该范围内的Z扫描实验。本课题针对开孔Z扫描实验数据,对不同波段采用相应的多光子吸收模型进行拟合,得到了半绝缘(semi-insulating,SI)6H-SiC、SI 4H-SiC和N型掺杂(N)6H-SiC在400-1100nm波长范围内的多光子吸收系数随波长的变化趋势,并分析了该结果与样品电子能带结构间的关系。基于闭孔Z扫描实验,本课题发现三种样品的非线性折射类型均为自聚焦,并测得了500-1000 nm波长范围内的非线性折射系数,发现N型掺杂的引入会导致6H-SiC的非线性折射系数增大。2、载流子动力学的时域表征。本课题利用泵浦-探测技术表征了飞秒激光作用下,SiC中载流子的激发过程和随后的载流子弛豫过程。首先,本课题通过多种波长组合的泵浦-探测实验,表征了SI 6H-SiC和SI 4H-SiC中载流子的皮秒量级的弛豫过程,并结合电子能带结构和典型超快过程的特征时间分析对应的物理过程。随后,本课题通过研究泵浦光脉冲能量密度和SI 6H-SiC的瞬态透射率变化信号幅值之间的关系,确定了激发过程中非线性吸收的阶数。此外,本课题发现,由于非简并双光子吸收的作用,泵浦光脉冲与探测光脉冲在时域重合时,SiC对探测光的透射率有可观的变化,利用该现象可以实现基于SiC的超快全光调控。本课题通过泵浦-探测实验,研究了采用820 nm波长的飞秒激光作为泵浦光时,对420-720 nm波长范围内的探测光产生的调控效果,并且研究了该调控效果与泵浦光和探测光的偏振方向夹角的关系。本课题利用宽光谱的飞秒激光对SiC进行了Z扫描实验和泵浦-探测实验,首次在宽谱范围内测量了SiC的非线性光学性质,表征了SiC中激发态载流子的弛豫过程,并探索了飞秒激光对SiC的透射率的超快全光调控现象。