Na_2KSb光电阴极与GaAs光电阴极比较研究

测量了三代像增强器和超二代像增强器的阴极光谱反射率,结果表明在500～800 nm波长范围内,GaAs阴极的平均光谱反射率仅为6.5%,而Na2KSb阴极的平均光谱反射率却高达22%。采用减反技术之后,Na2KSb阴极的平均光谱反射率降为10%,与GaAs阴极相比还有一定的差距,因此还有进一步改进和提高的空间。测量了三代像增强器和超二代像增强器光电阴极的荧光谱,结果表明在785 nm波长激光的激发条件下,GaAs阴极的荧光谱峰值波长与Na2KSb阴极的荧光谱峰值波长基本相同,但荧光谱半峰宽和峰值强度却区别很大。说明GaAs阴极和Na2KSb阴极在吸收785nm波长光子后,所激发的电子跃迁的能级基本相同,但跃迁电子的数量区别却很大。GaAs阴极荧光谱的半峰宽较窄,说明GaAs阴极的晶格较Na2KSb阴极的晶格更完整。当Na2KSb阴极的膜层厚度从180 nm变为195 nm之后,由于跃迁电子距真空界面的距离增大,因此导致短波的量子效率减小。尽管膜层厚度加厚,长波光子的吸收更充分,但因受到电子扩散长度的限制,长波量子效率仅仅略有增加。这说明Na2KSb阴极的电子扩散长度远远小于GaAs阴极的电子扩散长度。GaAs阴极表面吸附Cs-O层之后,表面电子亲和势会降低,而多碱阴极表面吸附Cs-Sb层之后,不仅表面电子亲和势会降低,而且跃迁电子的能级会提高,跃迁电子的数量也会增加,这说明多碱阴极在进行表面Cs激活之后,阴极膜层内部的能带结构发生了变化。所以要提高多碱阴极的灵敏度,除了要控制好表面的Cs激活工艺之外,还需要控制好Na2KSb基础层的结构。只有一个结构良好的Na2KSb基础层,在Cs激活之后,能带结构的变化才会有利于跃迁电子能级的提高。     

超二代像增强器多碱阴极电子逸出机理研究

测量了超二代像增强器多碱阴极的光谱反射率和透射率,计算了多碱阴极的光谱吸收率。从光谱吸收率看出,当波长大于850 nm以后,多碱阴极的吸收率下降很快,但当波长大于915 nm之后,吸收率的下降变慢,同时吸收率低于5%。这说明多碱阴极的Na2KSb膜层存在一个915 nm的长波吸收限,入射光的波长如果大于该吸收限,多碱阴极将不吸收。多碱阴极在吸收光子之后的电子跃迁过程中,跃迁电子的能量增加小于所吸收的光子能量,即存在"能量损失"。光子的能量越高,跃迁电子的能级越高,能量损失越大。超二代像增强器Na2KSb阴极膜层在Cs激活之后,荧光的峰值波长向短波方向移动,发生"蓝移"现象,表明多碱阴极Na2KSb膜层在进行表面Cs激活之后,跃迁电子的能级有所升高。多碱阴极无论是单独采用Cs激活还是采用Cs、Sb同时激活,光谱响应的长波阈值基本相同,但光谱响应却不相同,原因是采用Cs、Sb同时激活时,Na2KSb阴极膜层存在"体积"效应。由于Na2KSb阴极存在长波吸收限,对应的光子能量为1.35 eV,因此如果多碱阴极的逸出功进一步降低并且低于1.35 eV时,尽管多碱阴极的光谱响应会进一步提高,但光谱响应的长波阈并不会向长波方向延伸,此时多碱阴极光谱响应的长波阈值由其长波吸收限所决定。     

多碱阴极激活过程中逸出功及电子跃迁变化研究

测量了未经过Cs激活、经过Cs激活以及经过Cs-Sb激活的三种多碱阴极的光谱响应及荧光谱。测量结果表明,Na2KSb阴极膜层经表面激活之后,阴极灵敏度和长波截止波长均有所增加,但荧光谱的峰值波长和峰值荧光强度基本保持不变。长波截止波长的增加说明逸出功降低,因此多碱阴极Na2KSb膜层经Cs激活之后,阴极灵敏度提高和长波截止波长增加的原因是逸出功的降低。Na2KSb膜层同时经过Cs-Sb激活之后,阴极灵敏度和长波截止波长较仅仅经过Cs激活的多碱阴极有进一步更大幅度的提高和增加,但同时荧光谱的峰值波长向短波方向移动,峰值荧光强度增加。荧光谱的峰值波长向短波方向移动,说明跃迁电子的能级有所升高,而荧光谱的峰值强度增加,意味着跃迁电子的数量增加。多碱阴极Na2KSb膜层经过Cs-Sb激活之后,跃迁电子的数量增加以及跃迁电子的能级升高,对阴极灵敏度的提高而言,所取得的作用相同。因此多碱阴极Na2KSb膜层经过Cs-Sb激活之后,阴极灵敏度和长波截止波长提高的原因除了表面逸出功降低之外,还有跃迁电子数量增加以及跃迁电子能级提高的原因。多碱阴极表面电子逸出机理至今仍未定论,因此要进一步提高多碱阴极的灵敏度,需要进一步研究多碱阴极表面激活过程中的客观规律,为进一步改进多碱阴极的制作工艺,提高多碱阴极的灵敏度提供理论指导。     

光电倍增管的特性及使用

一、特性 1.量子效率Q(λ) 对于光波长为λ的光阴极的量子效率的定义是:每一个入射光子能从光阴极上产生的光电子数目,常以％表示。 2.辐照灵敏度E(λ) 从爱因斯坦定律知,光子的能量是hc/λ,     

透射式GaAs光电阴极荧光谱特性研究

测量了透射式GaAs光电阴极四层、二层结构组件和三代像增强器光电阴极的荧光谱。激发光的波长分别为514.5 nm和785 nm。测量结果表明,GaAs外延层荧光谱的峰值波长较GaAs衬底荧光峰值波长长。当GaAs阴极四层结构组件变为二层结构组件时,GaAs发射层的荧光谱峰值波长向长波方向移动。将GaAs阴极二层结构组件减薄激活之后,GaAs阴极发射层的荧光谱峰值波长向短波方向移动。三代像增强器GaAs阴极组件在制作过程中荧光谱峰值波长变化的原因主要是GaAs发射层内部晶格存在应变,因此当四层GaAs阴极组件变为二层GaAs阴极组件之后,由于GaAs发射层内部晶格应变状态的变化,致使荧光谱的峰值波长向长波方向移动。当二层GaAs阴极组件经过减薄、热清洗和激活之后,由于GaAs发射层内部应力的释放,应变在一定程度上得到消除,因此GaAs发射层的荧光谱峰值波长又向短波方向移动。通常情况下,GaAs材料的荧光谱是一条高斯型的曲线,但对三代管GaAs阴极组件而言,当GaAs发射层中存在不均匀的晶格应变时,其荧光谱曲线在峰值附近会出现不规则的形状,而当不均匀的晶格应变消除后,荧光谱曲线会恢复到正常的形状。所以GaAs发射层中存在的应变会通过荧光谱反映出来,这样在GaAs光电阴极的制作过程中,除了通过测量积分光荧光来评价GaAs光电阴极的制作过程之外,还可以通过测量GaAs光电阴极荧光谱的峰值波长变化来监控GaAs光电阴极的制作过程。     

光电倍增管

美国Burle工业公司的85104型微道板光电倍增管具有很高的灵敏度、极高的红光响应率、大的阴极面积和突出的光子计数能力。这些特性使其非常适用于红光和近红外光谱的探测。这种光电倍增管采用一种半透明的砷化镓光电阴极,在370nm至850nm谱区内可提供大于20％的量子效率,在600nm波长处的峰值量子效率为30％。这样的响应率是在直径为18mm的光电     

量子阱红外探测器掺杂阱中能级的计算

量子阱中能级位置的确定是获得量子阱红外探测器其它设计参数的基础。为了提供足够的载流子跃迁,阱层一般为重掺杂层。重掺杂使半导体材料禁带宽度变窄,从而改变量子阱中能级的位置。通过对不同温度、量子阱区不同掺杂浓度条件下的量子阱材料PL 谱进行测量,得出PL 谱峰值波长对应的电子跃迁峰值能量,它与阱中基态能级的位置有关。分别计算了考虑和不考虑禁带变窄效应时的电子跃迁峰值能量,并与实验结果相比较,可以看出考虑禁带变窄效应时与实验结果相吻合,因此掺杂量子阱区能级的计算需要考虑禁带变窄效应,这样可以较为精确的得出阱中能级的位置。     

提高多碱光电阴极红光响应的研究

本文主要研究在摄象管中增加多磁光电阴极的厚度,从而延长红光响应,提高了积分灵敏度;并从工艺上进行研究,提高了多碱光电阴极在摄象管中的峰值波长和阈值波长。在光电阴极的膜厚约110nm时,光谱响应峰值波长为630nm,阈值波长为950nm,且曲线蜂值部分相当平缓,积分灵敏度达300μA/lm。使硅靶微光摄象管在低照度单级使用的情况下效果更加明显。     

空心阴极灯中激光泵浦铥原子荧光谱的测量

在铥空心阴极灯中,用波长分别为567.584,571.579,576.020,576.429,589.563及597.126nm的激光泵浦铥原子,对应各泵浦波长在371～684nm谱区内观察到相同的约74条荧光谱线,本文确定了相应荧光的跃迁能级及荧光强度。实验证明在空心阴极灯中铥原子能量的碰撞转移现象很剧烈。     

应用共振跃迁下能级集居数变化现象测定激光波长

应用激光激发共振跃迁下能级集居数减少,同时发射负信号荧光现象,测定与铀原子605.134nm跃迁共振的激光波长,本方法与文献[4]的方法结合,可准确可靠测定与一切原子或离子实际存在跃迁共振的激光波长。     

多碱光电阴极膜厚对阴极灵敏度的影响研究

叙述了多碱光电阴极光谱反射的特点,测量了超二代微光像增强器多碱光电阴极的光谱反射曲线,分析了光谱响应曲线产生干涉加强峰和干涉减弱峰的原因,比较了不同膜层厚度多碱阴极光谱反射曲线的区别。根据能量守恒定律,利用实测的多碱光电阴极光谱反射率和光谱透过率,计算出多碱光电阴极的光谱吸收曲线,通过研究不同厚度多碱阴极的光谱吸收,发现多碱光电阴极膜层厚度加厚并不会提高其对所有波段光吸收率的特点。厚度增加只会增加短波和长波的光吸收率,但中波的光吸收率不会增加反而下降,这是由于受到光谱反射的影响。阴极膜层的厚度既影响光谱反射和光谱透过,又会影响光谱吸收,因此也影响多碱阴极的光谱响应,所以多碱光电阴极的膜层厚度是影响多碱光电阴极灵敏度的一个关键参数。实践证明,转移式技术制作的多碱光电阴极膜层厚度也存在一个最佳值,超过这一最佳厚度,阴极的灵敏度不增反降,这是因为红外光谱响应增加不多,但中波光谱响应下降很多。所以对转移式多碱光电阴极而言,实践证明当膜层厚度达到最佳厚度时,膜层呈现淡红色,在制作过程中要控制好阴极膜层的厚度,这样才可能获得较高的阴极灵敏度。     

用于1 550 nm光子检测的InGaAs/InP 单光子雪崩二极管的温度相关性

在越来越多的光子计数应用中,用于近红外光波长领域的单光子探测器受到广泛关注。例如在量子信息处理、量子通信、3D激光测距（LiDAR）、时间分辨光谱等光子计数应用领域。文中设计并展示了用于探测1 550 nm波长光子的InGaAs/InP单光子雪崩二极管（SPAD）。这种SPAD 采用分离吸收、过渡、电荷和倍增区域结构 (SAGCM),在盖革模下工作时具有单光子灵敏度。SPAD的特性包括随温度范围223~293 K变化的击穿电压、暗计数率、单光子检测效率和后脉冲概率。25 μm 直径的 SPAD 显示出一定的温度相关性,击穿电压随温度的变化率约为100 mV/K。当SPAD在盖革模式下温度为223 K工作时,在暗计数率为4.1 kHz,后脉冲概率为3.29%的基础上,对1 550 nm光子实现了21%的单光子探测效率。文中还分析和讨论了SPAD温度相关性的单光子探测效率、暗计数率和后脉冲概率的来源和物理机制。这些机制分析、讨论和计算可以为SPAD的设计和制备提供更多的理论支持和依据。     

甲基对硫磷溶液的荧光光谱及其特性————

为了研究甲基对硫磷溶液的荧光光谱及其特性,采用多功能光谱测量系统,对甲基对硫磷标准溶液在紫外光激励下的荧光光谱特性进行了实验研究。利用GAUSSIAN软件与量子力学理论进行了理论分析,获得了其荧光光谱的产生机理以及甲基对硫磷分子的相应跃迁能级差,估算了其中直线型结构的荧光团的电子跃迁能级差,估算值与理论值误差不大。结果表明,在波长为200nm～320nm的紫外光激励下,甲基对硫磷标准溶液产生4个荧光峰,分别位于435nm,467nm,567nm,650nm,最佳激励波长为200nm和295nm。4处荧光峰分别是溶剂丙酮分子中C=O上的n电子跃迁、硝基上的n电子跃迁、甲基对硫磷分子中氧原子与苯环形成的大共轭电子结构跃迁以及P=S上的n电子跃迁共同作用产生。以上结果对食品安全监管等领域检测有机磷农药含量是有帮助的。     

Analytical method for gain in erbium doped fiber amplifier with pumb excited state absorption

Analytical solutions to rate and propagation equations describing gain in terms of photon intensities, transition rates, and absorption and emission cross-sections is determined in radially symmetric and longitudinally uniform monomode erbium doped silica fiber in presence of pump excited-state absorption effect for a pumping wavelength of 514.5 nm under the steady-state conditions with the help of a homogenous four-band transition scheme.     

Pr3+掺杂铯铅卤钙钛矿量子点的稳定可调色蓝光发射

卤化钙钛矿型发光二极管(PeLED)的窄发射峰有望用于下一代显示器和照明,但是能量转换效率特别是蓝色PeLED的转换效率仍然低于常规无机和有机LED的效率。在这些钙钛矿中用毒性较小的元素(通常是过渡金属和各种镧系元素)取代Pb,可在保持窄的发射特性的同时提高能源效率。本文介绍了Pr³⁺掺杂与Cl-Br卤化物交换结合的效果,产生了一系列蓝色发射量子点,峰值波长可在430~490 nm范围内可调,这些蓝色Pr³⁺-CsPb(Br/Cl)3量子点的光致发光量子产率(PLQY)比未掺杂Pr³⁺的量子点相比提高了2~3倍。本文还研究了Pr³⁺掺杂蓝光量子点在365 nm紫外线照射下和高温加热时的稳定性,掺杂后的蓝光量子点的光热稳定性提升。     

Efficiency enhancement for the orbital angular momentum photon quantum interface via single photon frequency upconversion

As the application of orbital angular momentum (OAM) of photon quantum in quantum communication, the OAM photon quantum interface for the transmission wavelength from the telecom communication quantum information storage in visible regime is required. Here we demonstrate the efficiency enhancement for the OAM photon quantum interface based on the frequency upconversion from telecom wavelength to visible regime by sum-frequency generation. The infrared photons at 1 558 nm carrying different OAM values could be converted to the visible regime at 622.2 nm with the optimal efficiency via adjusting the pump beam waist radius and intensity.     

Boosting Efficiency of Near‐Infrared Organic Light‐Emitting Diodes with Os(II)‐Based Pyrazinyl Azolate Emitters

Tremendous effort has been devoted to developing novel near‐infrared (NIR) emitters and to improving the performance of NIR organic light‐emitting diodes (OLEDs). Os(II) complexes are known to be an important class of NIR electroluminescent materials. However, the highest external quantum efficiency achieved so far for Os(II)‐based NIR OLEDs with an emission peak wavelength exceeding 700 nm is still lower than 3%. A new series of Os(II) complexes ( 1 – 4 ) based on functional pyrazinyl azolate chelates and dimethyl(phenyl)phosphane ancillaries is presented. The reduced metal‐to‐ligand charge transfer (MLCT) transition energy gap of pyrazinyl units in the excited states results in efficient NIR emission for this class of metal complexes. Consequently, NIR OLEDs based on 1 – 4 show excellent device performance, among which complex 4 with a triazolate fragment gives superior performance with maximum external quantum efficiency of 11.5% at peak wavelength of 710 nm, which represent the best Os(II)‐based NIR‐emitting OLEDs with peak maxima exceeding 700 nm.     

P型掺杂区工艺对Si基Pinned型光电二极管量子效率的影响

为了更全面、系统地分析Si基Pinned型光电二极管(PPD,pinned photodiode)量子效率的工艺敏感特性,基于考虑表面(SRH,shockley-read -hall)复合率模型的时域有限差分数值模拟方法,对不同P⁺型表面层和P型外延(EPI,e pi taxial)层工艺条件下PPD可见光谱量子效率的变化特征及物理机制进行了研究。结果表明 ,P⁺型表面层离子束注入剂量和注入能量的增加分别引起非平衡载流子SRH复合率升高和 PPD势垒区顶部下移,均可导致低于500nm波段量子效率的衰减,而 后者进一步引起的势垒区纵向宽度缩 减使该影响可持续至650nm波段;P型EPI掺杂浓度增加引起PPD势垒 区底部上移,导致500～750nm 波段量子效率的衰减;P型EPI厚度增加引起衬底强SRH复合区光电荷比重降低,导致高于700 nm波段量 子效率得到提升并趋向饱和。通过分析发现,Si基材料中光子吸收深度对波长的强依赖关系 是导致两种P型 掺杂区工艺条件对量子效率存在波段差异性影响的根本原因。     

Intermediate band photovoltaics based on interband–intraband transitions using In0.53Ga0.47As/InP superlattice

We present a theoretical model to incorporate the quantum mechanism of two‐photon transitions into macroscopic operations. The two‐photon transition is described as a two‐step interband–intraband transition within the one‐band envelope‐function framework and is coupled with drift–diffusion as well as the potential distribution. In_0.53Ga_0.47As/InP superlattices (SLs) are chosen as the initial candidate to simulate intermediate band solar cell operation. In this type of structure, the absorption spectrum of interband and intraband transitions is asymmetric and strongly depends on device structure and operating conditions. Our results also reveal that the intraband transition dominates the detailed balance. Both the intermediate band (IB) configuration and the conversion efficiency are determined by the SL structure. Only well‐designed SLs can form the appropriate IB. Furthermore, an efficiency contour plot has been calculated to guide quantum design: the peak efficiency is 45.61% when the well thickness is 4 nm and the barrier thickness is 2 nm. As the well or barrier thickness increases to 10 nm, the absorption peak of the intraband transition gradually redshifts and narrows, so the efficiency correspondingly decreases to below 40%. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

在量子阱中自组织量子点结构GaN/AlxGa1-xN的电子能谱

在有效质量近似框架内,采用绝热近似,计算了在量子阱中GaN/AlxGa1-xN自组织量子点系统的电子结构和光学性质.计算表明系统的电子能级随量子点受限势的增大而升高,随量子点尺寸的增大而降低,而且量子阱的宽度和量子点浸润层厚度的增加也会导致能级值有所降低.说明结构参数会使在阱中的量子点的光致发光峰波长发生相应的蓝移或红移,与已知的实验结果一致.