非线性引入误差分析：LET值等效计算

在2.3.3节所述的激光等效重离子LET值计算分析中，激光在硅材料中的传播和吸收是基于线性过程。实际上，激光在硅材料中的传播和吸收存在非线性效应（如双光子吸收过程），值得指出的是，在计算分析电子-空穴对产生率模型中应包括一些非线性效应，如至少在激光能量达到一定强度下，应考虑硅材料中双光子的非线性吸收过程。例如，对于缓慢发散的光束，非线性双光子吸收机理（在与超快激光脉冲有关的高激光脉冲强度下，或者使用近带隙的波长时，可以出现双光子吸收）可用于分析性描述。在这种情况下，脉冲激光诱发的电子-空穴对产生率的描述如下：

式中，β为非线性吸收系数，非线性吸收机理对产生率的贡献由rTPA系数决定。在表面附近，双光子吸收（TPA）机理使线性模型的产生率增加。很明显，当对半导体的有限敏感层深度范围内积分时，产生的载流子总量比线性情形下产生的载流子总量少，这是因为两个光子才能产生一电子-空穴对。(www.xing528.com)

其他效应如激光穿过器件结构，吸收系数随掺杂浓度的变化也能逐步地进行理论分析。自由载流子通常通过总量子效率系数（也取决于器件结构）建模。然而，对更为复杂的效应，如自吸收效应（如脉冲尾部被脉冲前部产生的载流子吸收）的严格处理使数字化方法成为必要。如果波长小于0.85 μm，这些效应通常在硅材料中被忽略，但对于接近带隙波长而言，这些效应对产生率的形状有重要贡献。