• 2011年第30卷第3期文章目次
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    • >毫米波与太赫兹技术
    • 基于太赫兹气体激光器的连续波成像系统性能分析

      2011, 30(3):193-196. CSTR:

      摘要 (2731) HTML (175) PDF 923.41 K (3169) 评论 (0) 收藏

      摘要:实现了基于光泵浦远红外气体激光器和高莱管探测器的连续波太赫兹成像.从太赫兹光学器件的选择和配置角度讨论了成像系统的设计和搭建流程.详细测试了系统在信噪比、空间分辨率、探测器响应和成像速度方面的性能指标.利用该系统采集了一系列样品的太赫兹透射图像,实验结果验证了系统的成像效果,揭示出太赫兹成像技术在安全检查和质量控制方面的应用可行性.为了消除激光器功率漂移对图像质量的影响,提出了一种对图像背景区强度进行自动校准的数据处理方法.

    • >40周年专刊
    • Cu(In,Ga)Se2薄膜的制备及其表征

      2011, 30(3):198-201. CSTR:

      摘要 (2610) HTML (151) PDF 648.82 K (2757) 评论 (0) 收藏

      摘要:CuIn1-x GaxSe2 (CIGS)为直接带隙半导体,其带隙宽度随In/Ga比而变化,且对可见光具有很高的吸收系数,是最有希望用于制作新一代高效、低成本薄膜太阳能电池的材料.采用直流溅射和后硒化工艺制备了系列CIGS薄膜,研究了溅射功率和衬底对CIGS薄膜的微结构和光学性质的影响.发现钼玻璃上溅射功率为50W,在550℃硒化40min的条件下获得的CIGS薄膜具有单一的黄铜矿结构、均匀致密的表面形貌和柱状晶粒.所制备的薄膜的禁带宽度位于1.21~1.24 eV的范围.

    • 近红外飞秒激光诱导非晶硅薄膜的晶化

      2011, 30(3):202-205. CSTR:

      摘要 (2366) HTML (118) PDF 1.20 M (2598) 评论 (0) 收藏

      摘要:1kHz的飞秒激光辐照在非晶硅薄膜后会使得辐照区域的薄膜产生晶化现象.拉曼光谱表明这个激光诱导晶化过程与入射激光的能量及其模式分布有密切的联系.扫描电镜观测发现激光辐照区域形成了粗糙的表面纹理,并且大量的晶粒形成在这个结构表面.这个晶化现象可能是由于爆炸晶化成核和晶粒外延生长共同作用的结果,进一步的研究表明这种飞秒激光诱导的晶化结构能够增进该薄膜在可见和红外波段的光学吸收.

    • 半导体氮化物AlInN的光学性质

      2011, 30(3):207-211. CSTR:

      摘要 (4721) HTML (139) PDF 668.88 K (3038) 评论 (0) 收藏

      摘要:测量了AlInN薄膜(包括InN和AlN)的透射和反射光谱,结合四层透射和反射模型得到AlInN的一系列变温光学性质,包括吸收系数、能带带隙、乌尔巴赫带尾参数、折射率等等.采用一套经验公式,描述InN薄膜在本征吸收区和乌尔巴赫吸收区的吸收系数.发现带隙以下,AlN薄膜的折射率遵守Sellmeier经验公式.用基于态密度和载流子—声子相互作用的带尾态理论,很好地解释了AlInN薄膜中带尾态现象.通过测量显微拉曼光谱,研究了AlInN薄膜的晶格振动性质.运用详细的模型(考虑了晶格热膨胀、残余应力和多声子耦合),阐释了AlInN声子频率的变温特性.了解AlInN薄膜的这些光学性质是相当重要的,不仅有利于透彻了解材料的基本性质还有利于相关光电子器件的开发.

    • CrO共掺杂对GaN电子结构和光学性质的影响

      2011, 30(3):212-216. CSTR:

      摘要 (2608) HTML (132) PDF 834.15 K (2606) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用第一性原理方法研究了O、Cr和CrO共掺杂对宽禁带半导体材料GaN的结构、能带和光学性质的影响.结果表明CrO共掺的方法可以在原GaN晶体中产生中间能带,CrO共掺的方法较单个氧原子掺杂可以降低材料的形成能.中间能带的出现实现了材料对低能光子的吸收,增强了其对太阳光谱中红外波段的能量利用,从理论上预言CrO共掺GaN作为第3代太阳能电池的半导体材料的可行性.

    • Ag纳米颗粒有机薄膜受激辐射增强研究

      2011, 30(3):217-221. CSTR:

      摘要 (2627) HTML (152) PDF 768.45 K (2733) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步降低有机半导体材料的激射阈值,文章研究利用银纳米颗粒的表面等离子体共振效应来实现对有机半导体薄膜受激辐射的增强.将制备好的Ag纳米溶液旋涂于玻璃基底上,然后在其上再旋涂PS:Alq3:DCJTB有机薄膜发光层,构成平面波导结构.用355nm波长的YAG激光泵浦样品。实验发现:相比于无Ag纳米颗粒情况,有Ag纳米颗粒时端面受激发射最大增强10.38倍,激射阈值从2.0mJ/cm2左右降低到0.5mJ/cm2左右;垂直表面受激发射最大增强6.13倍,激射阈值从2.5mJ/cm2左右降低到1.5mJ/cm2左右.该研究对实现低阈值有机半导体激光器具有重要意义.

    • 基于非周期极化铌酸锂晶体产生任意频率太赫兹辐射

      2011, 30(3):221-223. CSTR:

      摘要 (2443) HTML (148) PDF 546.09 K (2899) 评论 (0) 收藏

      摘要:理论上研究并论证了飞秒激光在非周期性极化畴反转的铌酸锂晶体(LN)中由光整流效应产生任意频率、窄带的太赫兹(THz)波辐射的可行性.为实现对THz波谱的整形,文中利用模拟退火(SA)算法设计出铌酸锂晶体的极化畴反转结构的最佳模型,由此可产生任意预置时间波形的THz辐射场.结果表明,SA算法是一种有效的通过设计晶体极化畴反转结构,实现对THz时间波形整形的方法.

    • 退火对用PLD法制备ZnO薄膜的发光影响

      2011, 30(3):224-228. CSTR:

      摘要 (2471) HTML (162) PDF 580.41 K (3003) 评论 (0) 收藏

      摘要:用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(111)和蓝宝石衬底上制备的氧化锌薄膜,在不同的退火温度和不同的退火氛围中进行了退火处理.退火温度及退火氛围对ZnO薄膜的结构和发光特性的影响用X射线衍射(XRD)谱和光致发光谱进行了表征.实验结果表明,随着退火温度的提高,ZnO薄膜的压应力减小,并向张应力转化.在不同的退火温度退火的薄膜的光致发光谱表明,随着退火温度的提高,薄膜的紫外发射逐渐增强,缺陷发射逐渐减小.在不同退火条件下的退火实验表明,在蓝宝石衬底上、氧气氛围中退火的薄膜,在700℃时呈现无应力,紫外发射强度对可见发射强度的比例最大.

    • Si掺杂对缺陷诱导的GaN磁性的影响

      2011, 30(3):229-233. CSTR:

      摘要 (3353) HTML (150) PDF 655.60 K (2861) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用第一性原理局域密度自旋近似方法,研究了缺陷诱导的GaN的内禀磁性以及Si掺杂对缺陷GaN磁性的影响.研究发现缺陷诱导GaN的内禀磁矩为3μB,Si掺杂后缺陷诱导的GaN磁矩发生淬灭为2μB.随Si含量的增加磁矩进一步减少.该理论结果对实验有指导意义.

    • 掺杂浓度对BaF2:PbWO4闪烁晶体闪烁性质的影响

      2011, 30(3):232-235. CSTR:

      摘要 (2595) HTML (187) PDF 744.08 K (2535) 评论 (0) 收藏

      摘要:用多坩埚温度梯度系统生长了一批不同掺杂浓度的BaF2:PbWO4晶体,研究了这些晶体的透过光谱、x射线激发光谱(XEL)与晶体掺杂浓度的关系,结果发现合适浓度的掺杂增加了晶体的透过率、XEL光谱强度,并使XEL光谱峰红移.当掺杂浓度1000molppm浓度时,晶体的透过率明显增大、XEL光谱强度明显增强.当掺杂浓度达到2500~3000molppm左右时,透过率和x射线激发光谱强度有大幅度升高.BaF2浓度的继续增加到3500molppm浓度时,晶体透过率变化不大,但是XEL光谱强度降低,波峰加宽,继续增加掺杂浓度.掺杂浓度5000molppm时,波峰发生分裂,变成一个蓝光峰和绿光峰,蓝光峰很低,绿光波峰强,晶体光透过率降低.研究了这些现象发生的原因,发现晶体中V3 Pb缺陷和VO-缺陷、晶体[WO3F]-四面对闪烁发光的增强作用和间隙钡,间隙氧以及[WO2F2]四面体对闪烁发光的减弱作用与这些现象密切相关.

    • 等离子体辅助电子束蒸发低温制备SiO2纳光子薄膜

      2011, 30(3):237-241. CSTR:

      摘要 (2653) HTML (162) PDF 1.33 M (2838) 评论 (0) 收藏

      摘要:SiO2纳光子薄膜在光伏领域、纳光子和微电子学领域里有着广泛的应用.采用等离子体辅助电子束蒸发方法在低温条件下制备SiO2/Si纳光子薄膜样品,通过椭圆偏振光谱分析法研究薄膜光学性质随3种工艺条件(生长速率、衬底温度和射频等离子辅助功率)的变化规律,获得了薄膜的机械、化学和光学性能优于传统方法的纳光子薄膜工艺制备条件.

    • 半无限板条中任意形亚表面缺陷的热波散射

      2011, 30(3):242-246. CSTR:

      摘要 (2865) HTML (188) PDF 465.39 K (2525) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于非傅里叶热传导方程,采用复变函数与保角映射方法,研究了半无限板条结构中任意形亚表面缺陷的热波的多重散射问题,给出了热波散射问题的一般解.温度波由调制光束在材料表面激发,缺陷表面的边界条件为绝热.分析了结构几何和物理参数对热波散射与温度分布的影响,并给出了温度变化的数值结果.分析方法和数值结果可为工程材料结构的热传导分析、热波成像、物理反问题和材料内部缺陷评估等提供理论基础和参考数据.

    • 平面型GaN p-n结探测器的制备与性能

      2011, 30(3):246-249. CSTR:

      摘要 (2491) HTML (146) PDF 808.58 K (2640) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上制备了pGaN单晶薄膜.高温(>1100℃)处理及未处理样品的双晶摇摆曲线测试表明高于1150℃会使材料的晶体质量明显变差,这为平面型紫外探测器制备中的部分注入激活条件提供了选择依据.通过TRIM软件优化了注入条件,在选择性注入改型材料上成功制备了平面GaN pn结型光电探测器.测试结果表明:室温下的零偏压暗电流密度为4.7 nA/cm2,而-5 V偏压下的暗电流密度则达到了67 μA/cm2.室温下的峰值响应率0.065 A/W出现在368 nm处.在低温下器件的峰值响应明显降低,80 K时,360 nm处的峰值响应率仅为0.039 A/W.禁带宽度、串联电阻、内建电场等是引起探测器响应率随温度降低的原因.

    • >红外学科交叉融合研究
    • 一种改进的Laplacian SVM的SAR图像分割算法

      2011, 30(3):250-255. CSTR:

      摘要 (3268) HTML (171) PDF 1.29 M (3314) 评论 (0) 收藏

      摘要:当有标识的样本数量有限时,Laplacian SVM算法需要加入尽量多的无标识样本,以提高分类精度. 但同时当无标识样本数很大时,算法的时间和空间复杂度将难以接受. 为了将Laplacian SVM应用于SAR图像分割这样的大规模分类问题中,提出了一种改进的Laplacian支持向量机算法 (Improved Laplacian Support Vector Machine, Improved Laplacian SVM),首先采用分水岭算法将原始SAR图像分成多个小原型块,提取每个小原型块的图像特征作为训练样本. 再采用改进的Laplacian SVM算法得到小原型块的分类结果. 通过3幅SAR图像验证了提出的方法,实验表明该方法不仅提高了分割的准确性同时减少了Laplacian SVM算法用于图像分割时的运行时间.

    • >毫米波与太赫兹技术
    • Ka波段AlGaN/GaN HEMT的研制

      2011, 30(3):255-259. CSTR:

      摘要 (3879) HTML (156) PDF 646.91 K (3221) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高AlGaN/GaN HEMT的频率,采用了缩小源漏间距、优化栅结构和外围结构等措施设计了器件结构,并基于国内的GaN外延片和工艺完成了器件制备.测试表明所研制的AlGaN/GaN HEMT可以满足Ka波段应用.其中275μm栅宽AlGaN/GaN HEMT在30V漏压下的截止频率为32GHz,最大振荡频率为150GHz;在30GHz连续波测试条件下,线性增益达到10.2dB.675μm栅宽AlGaN/GaN HEMT的截止频率为32GHz,最大振荡频率为92GHz;在30GHz连续波测试条件下,线性增益达到8.5dB.器件的击穿电压在60V以上.

    • >红外物理与材料器件
    • 钝化界面植氢优化的碲镉汞中波红外探测芯片

      2011, 30(3):260-262. CSTR:

      摘要 (2586) HTML (167) PDF 676.61 K (2995) 评论 (0) 收藏

      摘要:报道了在钝化界面进行低能等离子体植氢优化的n onp碲镉汞(HgCdTe)中波(MW,midwavelength)光伏红外探测芯片的研究成果.基于由采用分子束外延技术生长的HgCdTe薄膜材料,通过注入阻挡层的生长、注入窗口的光刻、形成光电二极管的B 注入、钝化介质膜的生长、优化钝化界面的等离子体植氢、金属化和铟柱列阵的制备等工艺,得到了钝化界面植氢优化的HgCdTe中波红外探测芯片.从温度为78K的电流与电压(IV)和动态阻抗与电压(RV)特性曲线中,发现钝化界面植氢优化的HgCdTe红外中波探测芯片的光电二极管开启电压比未经过植氢处理的增加了50mV左右,零偏与反偏动态阻抗提高了10倍,且正向串连电阻也明显减小.这表明钝化界面等离子体植氢处理可以抑制HgCdTe中波光电二极管的暗电流和优化探测芯片的欧姆接触,从而能提高中波红外焦平面探测器的探测性能.

    • >红外光电系统与应用技术
    • 旋转式红外微扫描器研制

      2011, 30(3):263-267. CSTR:

      摘要 (2442) HTML (129) PDF 1.74 M (2956) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对红外成像系统因衍射光斑大导致图像分辨率低、焦平面探测器填充因子小导致图像传函值小等两大主要缺陷,提出了通过微扫描成像技术提高图像分辨率和传函值的技术方案.简要介绍了微扫描成像的工作原理,重点论述了旋转式红外微扫描器设计方法,并推导了有关设计公式.在微扫描器及其成像演示装置研制基础上,开展了微扫描成像实验,成功得到分辨率和传函值明显提高的红外图像.

    • >红外物理与材料器件
    • GaInNAs薄膜中深能级弛豫过程的皮秒泵浦-探测研究

      2011, 30(3):268-272. CSTR:

      摘要 (2638) HTML (155) PDF 565.85 K (2750) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用泵浦探测方法研究了GaInNAs载流子动力学.差分透射强度随时间变化曲线表明,深能级中被俘获电子在光学瞬态吸收中起重要作用.为了模拟GaInNAs中光生载流子动力学过程和拟合泵浦探测实验结果,采用了一个简化的微分方程模型,该模型能够解释被深能级俘获电子的弛豫过程,并可获得驰豫过程的时间常数.

    • >红外光电系统与应用技术
    • 掺杂浓度和无序对柔性有机发光二极管载流子

      2011, 30(3):271-275. CSTR:

      摘要 (2704) HTML (170) PDF 599.78 K (2666) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于电荷分布的泊松方程和载流子输运方程,考虑最低能量非占据态和最高能量占据态的载流子态密度服从双高斯分布的模型,自洽地研究了掺杂浓度和无序对Alq3柔性有机发光二极管载流子迁移率的影响.发现掺杂浓度低于11020cm-3时,掺杂浓度对迁移率影响很小,迁移率几乎保持不变;当掺杂浓度大于11020cm-3时,载流子迁移率非线性增加,与实验结果很好一致.考虑不同无序度时,发现无序度的增加,相应的迁移率下降;低掺杂浓度下迁移率与无序度的大小关系不大,当掺杂浓度较高的时,无序度较小的材料迁移率增加较快.最终给出了柔性发光二极管器件的发光功率密度与电压关系,表明载流子浓度和无序相关的迁移率结果对制备高性能的柔性有机发光二极管具有指导意义.

    • 半导体激光器光束质量评价方法探讨

      2011, 30(3):276-280. CSTR:

      摘要 (3280) HTML (170) PDF 365.45 K (3950) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对半导体激光器的结构和光束特点,分析了M2因子的概念与半导体激光器激光本质之间的关系,研究了其局限性, 探讨了激光光束质量的影响因素,提出利用准直代价作为半导体激光器光束质量评价因子,该因子由激光器的结构参数和光束参数有机组合而成,此值越小光束质量越好,越容易准直.新的评价因子即完善了“光参数积”的普适性,又具有针对性.

    • >红外光谱与遥感技术
    • 短波红外高光谱成像仪背景辐射特征研究

      2011, 30(3):279-283. CSTR:

      摘要 (3596) HTML (213) PDF 807.11 K (3701) 评论 (0) 收藏

      摘要:文章指出背景辐射对短波红外高光谱成像仪辐射精度、信噪比是有影响的.给出了色散型短波红外光谱仪的背景辐射定量计算模型,分析了温度及温度变化与辐射精度的关系,并通过实验数据进行了验证.在背景辐射特征分析的基础上,分析总结了小相对孔径冷屏、高精度温控、冷光学、经常性标定等几种减小背景辐射影响的措施.本文的研究工作对于提高高光谱成像仪研制的定量化水平具有参考价值.

    • >红外光电系统与应用技术
    • 基于实时标校的红外辐射测量新方法

      2011, 30(3):284-288. CSTR:

      摘要 (2635) HTML (170) PDF 795.65 K (3152) 评论 (0) 收藏

      摘要:目标红外辐射特性测量是目标特征获取和识别的重要手段之一,而大气透过率修正是大气中目标辐射测量必需的一个环节.在传统的辐射测量方法中,利用大气观测设备和大气辐射传输计算软件测量计算大气透过率及程辐射,不确定度在10~20%左右,而目标红外辐射反演精度在12~23%左右.为提高辐射反演精度,提出了一种新的辐射测量方法,利用目标附近的参考黑体精确测量目标和红外系统之间的大气透过率,并给出了大气透过率计算模型和目标红外辐射反演模型.分析表明,新方法的大气透过率测量不确定度约为6~10.5%,目标辐射反演精度优于3.5%.利用中波红外相机进行了目标红外辐射测量实验,结果显示,传统方法的目标辐射反演精度为7.5~24.7%,新方法为0.1~3.4%.新方法对于提高目标红外辐射反演精度具有重要意义.

主编:褚君浩

国际标准刊号:ISSN 1001-9014

国内统一刊号:CN 31-1577

国内邮发代号:4-335

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