• 2022年第41卷第2期文章目次
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    • >红外材料与器件
    • 碲镉汞量子点的离子交换能带调控及其近红外自吸收性质

      2022, 41(2):377-383. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.001

      摘要 (6) HTML (2) PDF 2.15 M (24) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过软化学方法制备单分散的CdTe量子点,调节Hg2+的浓度离子交换实现从可见到近红外光谱准连续可调的碲镉汞(HgxCd1-xTe )量子点制备。深入分析了近红外Hg0.33Cd0.67Te 量子点的变温光致发光及其自吸收特性,研究结果表明:碲镉汞量子点的荧光强度随着温度的升高(0~100 ℃)呈线性降低趋势,谱线展宽,峰位发生红移(12 nm);量子点的吸收和发射光谱部分重叠导致自吸收效应随着量子点的浓度增加而增强,导致量子点荧光强度的降低。

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    • 基于MIS电容器的Al2O3与In0.74Al0.26As的界面特性

      2022, 41(2):384-388. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.002

      摘要 (6) HTML (1) PDF 2.24 M (18) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用In0.74Al0.26As / In0.74Ga0.26As / InxAl1-xAs异质结构多层半导体作为半导体层,制备了金属-绝缘体-半导体(MIS)电容器。其中, SiNx和SiNx / Al2O3分别作为MIS电容器的绝缘层。高分辨率透射电子显微镜和X射线光电子能谱的测试结果表明,与通过电感耦合等离子体化学气相沉积生长的SiNx相比,通过原子层沉积生长的Al2O3可以有效地抑制Al2O3和In0.74Al0.26As界面的In2O3的含量。根据MIS电容器的电容-电压测量结果,计算得到SiNx / Al2O3 / In0.74Al0.26As的快界面态密度比SiNx / In0.74Al0.26As的快界面态密度低一个数量级。因此,采用原子层沉积生长的Al2O3作为钝化膜可以有效地降低Al2O3和In0.74Al0.26As之间的快界面态密度,从而降低In0.74Ga0.26As探测器的暗电流。

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    • 近表面加工技术制备的高性能Ge:B 阻挡杂质带探测器

      2022, 41(2):389-394. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.003

      摘要 (7) HTML (1) PDF 1.31 M (21) 评论 (0) 收藏

      摘要:阻挡杂质带(BIB)探测器是当前远红外天文探测领域的主流探测器。通过近表面加工技术成功制备出了高性能的Ge:B BIB探测器,响应波数范围从50 cm-1到400 cm-1。在3.5 K温度和30 mV工作电压下,器件在峰值响应84.9 cm-1处的响应率达到21.46 A?W-1,探测率达到4.34×1014 cm?Hz1/2?W-1。研究了BIB探测器中界面势垒对响应光谱的影响。提出了一种新的激发模式—电极区内的载流子可以通过光激发的方式越过势垒。此外,还发现了一种增强BIB探测器在小波数处相对响应强度的方法。

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    • 铜铟镓硒薄膜太阳电池研究进展和挑战

      2022, 41(2):395-412. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.004

      摘要 (15) HTML (12) PDF 6.05 M (36) 评论 (0) 收藏

      摘要:铜铟镓硒(Cu(In,Ga)Se2, CIGS)太阳电池产业化受到全世界广泛关注。作为高转换效率薄膜电池,其效率可与晶硅电池相比,目前最高效率达到23.35%。对于小面积实验室电池而言,研究重点是精确控制吸收层的化学计量比和效率;对于工业化生产而言,除化学计量比和效率外,成本、重现性、产出和工艺兼容性在商业化生产中至关重要。重点介绍了不同制备工艺、吸收层组分梯度调控、碱金属后沉积处理、宽带隙无镉缓冲层、透明导电层和柔性衬底等研究进展。从CIGS电池的效率来看,将实验室创纪录的高效电池技术转移到平均工业生产水平带来显而易见的挑战。

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    • 分子束外延的CdTe在碲镉汞中波器件中钝化效果

      2022, 41(2):413-419. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.005

      摘要 (9) HTML (2) PDF 2.58 M (29) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用分子束外延技术(MBE)制备了碲化镉(CdTe)原位钝化的中波碲镉汞(HgCdTe)材料。原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,分子束原位外延的CdTe可见cross-hatch,表面粗糙度为1~2 nm,CdTe和HgCdTe界面结合紧密。微波光导测试结果显示,77 K时,与表面处理后非原位CdTe钝化的HgCdTe材料相比,CdTe原位钝化的HgCdTe材料的少子寿命较大。制备了分子束外延CdTe原位钝化的中波HgCdTe光伏器件,和相同材料上的非原位CdTe/ZnS双层钝化制备的器件I-V特性相似。

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    • 面向MOCVD生长InAs/GaSb超晶格红外探测的InAs衬底表面制备

      2022, 41(2):420-424. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.006

      摘要 (4) HTML (1) PDF 1.90 M (33) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用全反射X射线荧光光谱(total reflection X-ray fluorescence , TXRF)和X射线光电子能谱(X-ray photo-electron spectroscopy , XPS)检测方法研究InAs衬底化学机械抛光后经过不同湿法化学溶液联合作用后衬底表面的金属杂质残留浓度和氧化物组分的变化。湿法化学清洗后的InAs表面检测到金属杂质Si, K和Ca,它们的浓度随溶液组合的变化而变化。金属杂质残留浓度较高的InAs衬底表面同时也测得较多粒径为80 nm的颗粒。提出了一种行之有效的InAs衬底湿化学清洗方法,可制备出金属杂质残留少、颗粒少、氧化层薄InAs衬底表面,此表面有利于MOCVD方法生长高质量InAs/GaSb超晶格红外探测器外延。

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    • 不同钝化层结构对HgCdTe热退火Hg空位调控影响

      2022, 41(2):425-429. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.007

      摘要 (7) HTML (3) PDF 1.09 M (26) 评论 (0) 收藏

      摘要:对不同钝化层结构的分子束外延(MBE)生长的HgCdTe外延材料的Hg空位浓度控制进行研究。获得了更高Hg空位浓度调控范围的外延材料,为后续新型焦平面器件的研发提供基础。研究发现,在热退火过程中,HgCdTe外延材料的Hg空位浓度的变化随着钝化层结构的不同而发生改变。且这种改变是因为HgCdTe表层的钝化层的存在改变了原始热退火的平衡态过程。同时,通过二次离子质谱(SIMS)测试以及相应的理论拟合进行了验证。

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    • >太赫兹与毫米波技术
    • 基于蒙特卡洛分析的InP-HBT微波特性精度估计

      2022, 41(2):430-436. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.008

      摘要 (6) HTML (3) PDF 1.50 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了验证电路的可靠性,对InP异质结双极晶体管的微波特性进行了基于蒙特卡洛方法的波动分析。器件微波特性的波动程度不同,波动范围越大说明对本征参数的提取精度要求越高,可以通过输出特性推断测量可允许的精度范围。微波特性由模型S参数、电流增益截止频率和最大振荡频率组成,根据π型拓扑结构小信号模型本征参数的不确定度曲线,可以导出蒙特卡洛数值分析所需的标准差。蒙特卡洛分析结果表明,在不同的频率不同的偏置条件下,对测量参数准确性的要求差异较大,验证了电路在不同情况下的可靠性。

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    • Ka波段低电压悬置双微带曲折线慢波结构的设计与测试

      2022, 41(2):437-442. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.009

      摘要 (3) HTML (2) PDF 2.91 M (32) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种悬置双微带曲折线慢波结构,介质基板悬置于封闭金属腔内,基板上下表面各镀有一条金属曲折线结构。该结构具有双电子束通道,电磁波具有对称的分布,因此,电磁波可以通过上下腔体与两束带状电子束互作用。通过仿真软件分析了其高频特性,设计工作电压和电流分别为2050 V和0.2 A,PIC仿真结果表明,在36 GHz处最大输出增益为26 dB,具有8 GHz的3-dB饱和功率带宽。实验测得该慢波结构反射损耗低于-10 dB,同时分析了慢波结构制备过程中影响传输损耗的主要因素。

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    • InP基共振隧穿二极管太赫兹振荡器的设计与实现

      2022, 41(2):443-447. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.010

      摘要 (4) HTML (5) PDF 1.59 M (22) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用InP基共振隧穿二极管(RTD)和加载硅透镜的片上天线设计实现了超过1 THz的振荡器。采用Silvaco软件对RTD模型进行仿真研究,分析了不同发射区掺杂浓度、势垒层厚度、隔离层厚度以及势阱层厚度等对器件直流特性的影响规律。对研制的RTD器件直流特性测试显示:峰值电流密度Jp为359.2 kA/cm2,谷值电流密度Jv为135.8 kA/cm2,峰谷电流比PVCR为2.64,理论计算得到的器件最大射频输出功率和振荡频率(fmax)分别为1.71 mW和1.49 THz。利用透镜封装的形式对采用Bow-tie片上天线和RTD设计的太赫兹振荡器进行封装,测试得到振荡频率超过1 THz,输出功率为2.57 μW,直流功耗为8.33 mW,是国内首次报道超过1 THz的振荡器。

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    • GPU 加速条件下基于相位补偿反投影算法的太赫兹 ISAR 成像

      2022, 41(2):448-456. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.011

      摘要 (7) HTML (0) PDF 3.53 M (17) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了0.22 THz步进频率雷达系统及二维高分辨率ISAR成像方法。该雷达系统的合成带宽为12 GHz,可以同时实现近场及远场成像。在近场条件下,该系统在距离向和方位向实现二维高精度成像,通过相位补偿反投影算法,太赫兹ISAR图像的分辨率可以达到厘米量级。研究结果表明,采用同样的太赫兹频率步进雷达系统,基于反投影算法的太赫兹ISAR成像可以实现更高的精度和更精细的分辨率。为了加速成像过程,采用了GPU的加速平台,该方法为进一步开展近场高分辨率雷达成像,特别是太赫兹波段雷达成像提供了研究基础。

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    • 高次谐波大回旋太赫兹振荡器多模工作特性

      2022, 41(2):457-463. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.012

      摘要 (8) HTML (1) PDF 2.72 M (16) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一支可工作于4~9次谐波的大回旋太赫兹振荡管,借助于三维粒子模拟,研究了设计的大回旋振荡管注-波互作用机理、高次谐波工作特性、谐波模式间竞争等关键特性。结果表明,通过调节磁场强度,可以在多个相邻谐波处连续激发振荡,实现频率为240 GHz到460 GHz之间的太赫兹波辐射,最大辐射功率为19 kW。同时研究了第7、8和9次谐波模式之间的竞争,讨论了实现稳定注-波互作用和高次谐波状态下单模工作的方法。此外,论文还对不同谐波状态下的欧姆损耗功率进行了研究。

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    • >红外光谱与光谱分析
    • 碲化钨薄膜的红外近场光学成像

      2022, 41(2):464-469. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.013

      摘要 (9) HTML (4) PDF 1.27 M (29) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了过渡金属硫族化合物碲化钨的近场光学响应,通过Drude-Lorentz模型拟合得到其块材在室温下的介电常数,并利用有限偶极模型计算出碲化钨样品与金刚石基底的近场散射信号比。当样品边缘未出现散射信号增强时,实验结果与理论模型符合较好;当样品边缘出现信号增强现象时,理论模型与实验观测结果不符,说明这部分样品的光学性质并不能完全由块材所描述,从而推测样品表面具有与块材无耦合作用的碲化钨纳米薄层,同时对在样品边缘很强的近场散射信号给出了可能的解释。这个工作为今后对拓扑材料的光学研究提供了参考。

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    • >遥感技术与应用
    • 西藏羊八井Ka&W双频毫米波云雷达性能及观测分析

      2022, 41(2):470-482. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.014

      摘要 (11) HTML (4) PDF 4.88 M (36) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了西藏羊八井全大气层观象台最新架设的Ka&W双频毫米波云雷达(以下简称YBJ-DFDR,W波段 94 GHz,波长 3.2 mm,Ka波段 35 GHz,波长 8.6 mm)的基本性能,并选择该地区不同类型云的观测数据,对其探测能力开展了分析和对比研究。分析结果显示,该双频云雷达系统具有较高的探测能力,其中W波段雷达和Ka波段雷达在10 km距离处的探测灵敏度分别达为 -39.2 dBZ和 -33 dBZ。对比研究表明Ka和W波段雷达所测等效反射率因子值因云物理属性不同亦呈现不同的特征。发生降雨时,由于液态雨和云粒子对雷达信号的吸收和散射作用,造成回波信号出现衰减,此时Ka和W波段雷达二者之间的衰减程度明显不同,W波段雷达信号衰减较严重,甚至出现衰减后低于探测灵敏度而无法获得回波的情况(严重时二者之差可达30 dB)。而当云中粒子多为冰相时,回波信号的衰减程度显著减弱,W波段雷达相比Ka波段雷达展示出更佳的探测能力,其所测反射率因子值普遍高于Ka波段雷达。研究亦发现Ka波段雷达对于云层边缘区域,如云顶、云底部分,容易出现漏测的情况,从而导致云顶高度的低估和云底高度的高估,其主要原因是这些区域的云粒子较小及数浓度相对较低,回波信号较弱,Ka波段雷达无法探测到。

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    • 基于FY-3D/MERSI-II红外波段夏季北极云检测模型研究

      2022, 41(2):483-492. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.015

      摘要 (21) HTML (5) PDF 3.46 M (26) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于我国风云极轨气象卫星FY-3D/MERSI-II(FengYun-3D/ Medium Resolution Spectral Imager-II) 红外通道数据,结合星载激光雷达主动探测数据,开展北极地区夏季云检测模型研究。采用概率密度函数分析方法,并引入损失率,对相关阈值进行优化,提出适用于北极夏季的红外云检测方案,构建了基于置信度结果的云检测模型。精度检验结果表明,所构建的云检测模型的检测结果与时空匹配的星载主动探测结果具有较高的一致性,个例统计结果显示置信度高于0.8,云像元检测一致性100%。当置信度低于0.2时,存在10.15%云像元误判为晴空像元,误判云像元多为云顶高度在4~6 km之间的单层云,可能是卷云引起的误判。

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    • InSAR生成DEM的多条带快速融合方法

      2022, 41(2):493-500. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.016

      摘要 (8) HTML (2) PDF 3.43 M (14) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种DEM大范围快速融合方法,该方法首先DEM重叠区域通过分块匹配策略提取密集连接点并进行区域网平差修正平面和高程上的系统误差;在此基础上通过先顺轨后垂轨的策略融合生成一整副DEM;同时为了提升整个融合效率,采用策略加快处理速度。实验结果表明,提出CPU/GPU异步并行方法比单CPU处理效率提升了18倍,实现了多条带DEM无缝融合。

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    • >红外及光电技术与应用
    • 调制能力提升的嵌入式石墨烯波导结构

      2022, 41(2):501-505. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.017

      摘要 (4) HTML (0) PDF 1.26 M (59) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种调制能力提升的嵌入式石墨烯波导结构(GEW)。相对于传统的石墨烯覆盖硅表面波导结构(GOS),其调制能力可以提升2倍以上。更重要的是发现电场在GEW中可以被更好地束缚在石墨烯上,这正是GEW的调制能力获得显著提升的主要原因。基于上述发现,进一步提出了一种高效的调制能力优化方法。通过采用该方法,优化工作的计算量可以减少1个数量级。综上所述,本文的工作可能对将来研究者设计拥有高调制能力的石墨烯电光调制器提供一定帮助。

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    • 偏振及光源不敏感的光子晶体平板透镜

      2022, 41(2):506-510. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.018

      摘要 (5) HTML (0) PDF 2.39 M (16) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种散射子尺寸梯度型光子晶体平板透镜,该透镜在TM偏振和TE偏振模式下可同时实现对点光源的成像及对平面波的聚焦,且在TM偏振模式下成像及聚焦均突破了衍射极限,而在TE模式下均实现了亚波长成像及聚焦。该平板透镜无需任何偏振附加组件便可实现偏振不敏感成像及聚焦,有望用于设计多功能新型光学偏振不敏感成像及聚焦器件,可应用于实时生物显示、高密度光存贮及微电子光刻等领域,提高梯度光子晶体平板透镜的应用潜力。

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    • >图像处理及软件仿真
    • 一种InP HEMT分布小信号模型建模方法

      2022, 41(2):511-516. DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.019

      摘要 (6) HTML (1) PDF 1.58 M (19) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种用于InP 高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor ,HEMT)的分布式小信号等效电路建模方法。在采用的模型中考虑了分布电容效应,通过加入三个分布电容来表征。为了精确建模,在提取寄生电容时考虑到寄生电感引入的误差,首先提取了寄生电感。在达到50 GHz的InP HEMT中,小信号建模方法的有效性得到了验证。此外,在2~50 GHz频率范围内,S参数建模误差小于4%,这也证明了所提出建模方法的高建模精度。

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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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