GaN基LED的图形衬底优化研究

设计了方形和阶梯状两大类的图形化蓝宝石衬底(PSS), 使用Crosslight公司的工艺软件CSuprem建立了三维的方形和阶梯状两类图形衬底GaN LED器件, 然后使用APSYS软件模拟计算出它们的光电特性。并且对方形图形衬底的刻蚀深度进行了优化, 通过对模拟结果的比较得到刻蚀深度与边长的比值为0.4时, 这种方形图形衬底GaN LED的光提取效率最高, 且比平面衬底提高了20.13%。对阶梯状图形衬底的阶梯层数进行了比较, 发现随着阶梯层数的增加, 光提取效率也随着增加, 阶梯状层数为5时, 光提取效率比平面衬底提高了30.03%。并对方形PSS LED进行了实验验证。     

衬底对光盘数据存储系统的微妙影响

1引言在光数据存储领域，光盘衬底和它对系统性能的影响一直被广泛研究[～12]。众所周知，衬底双折射使磁光数据存储系统产生诸多问题。为测量垂直观折射和横向（面内）双折射[1～9]，以及摘清衬底双折射如何影响这种系统的性能[10～12]已作了很多研究。特别是，衬底双折射使磁光系统产生像散和偏振椭圆性，这两个因素均可使系统总性能降格。本文处理一种较微妙的衬底双折射效应，即光向激光腔的反馈。本研究的一个结果是发现了测量衬底双折射的新方法。本文同时也处理当激光束通过光盘衬底聚焦时对焦深的影响。2向激光器反馈为提高功率效率…     

抛物线型衬底InGaN/GaN发光二极管的模拟研究

针对发射到衬底中的光子,提出了一种具有抛物线型衬底结构的InGaN/GaN发光二极管,并对平面衬底和抛物线型衬底InGaN/GaN发光二极管的光子运动轨迹、发射功率角度分布和外量子效率进行了模拟计算.结果表明:相对于平面衬底发光二极管,抛物线型衬底发光二极管可以充分利用发射到衬底中的光子,使其正向光子发射功率增加12.6倍,外量子效率提高1.22倍,同时具有发射准平行光的功能.     

抛物线型衬底InGaN/GaN发光二极管的模拟研究

针对发射到衬底中的光子,提出了一种具有抛物线型衬底结构的InGaN/GaN发光二极管,并对平面衬底和抛物线型衬底InGaN/GaN发光二极管的光子运动轨迹、发射功率角度分布和外量子效率进行了模拟计算.结果表明:相对于平面衬底发光二极管,抛物线型衬底发光二极管可以充分利用发射到衬底中的光子,使其正向光子发射功率增加12.6倍,外量子效率提高1.22倍,同时具有发射准平行光的功能.     

旋光性与各向异性材料衬底薄膜光波导中波的传播

本文分析磁性、光激励或双折射材料衬底上的光波导中波的传播;推导TE-TM模的转换条件;获得了用计算机表示石英衬底模式转换器特性的计算结果;对采用两只串联模式转换器的旋光器作出了数学分析;并论述隔离器、调制器、光开关和光学读出器等的设计方案。     

LED用图形化蓝宝石衬底的干法刻蚀工艺

近年来,图形化蓝宝石衬底(PSS)作为GaN基LED外延衬底材料被广泛应用。采用感应耦合等离子体(ICP)技术对涂覆有光刻胶阵列图案的蓝宝石衬底进行刻蚀。通过研究及优化不同ICP刻蚀工艺参数对刻蚀速率和选择比的影响,分别成功制备出蒙古包形和圆锥形图形化蓝宝石衬底片,并在其表面完成InGaN/GaN多量子阱外延及芯片工艺。借助光致发光和电致发光等手段测试其LED器件的光电学性能。实验结果发现圆锥形的图形化蓝宝石衬底拥有更强的光功率和更窄的半峰宽,说明这种形貌的衬底在GaN外延时有效减少了晶格失配造成的缺陷,提高了晶体质量,从而更有效地增加LED出光效率。     

图形化蓝宝石衬底形貌对GaN基LED出光性能的影响

近年来,图形化蓝宝石衬底(PSS)作为GaN基LED外延衬底材料被广泛应用.通过干法刻蚀和湿法腐蚀制备了不同规格和形状的蓝宝石衬底图形,并进行外延生长、芯片制备和封装验证,采用扫描电子显微镜(SEM)和3D轮廓仪进行形貌表征,研究了不同规格和形状的衬底图形对LED芯片出光性能影响,并与外购锥形衬底(PSSZ2)进行对比.结果表明,在20 mA工作电流下,PSSZ2的LED光通量为8.33 lm.采用类三角锥和盾形衬底的LED光通量分别为7.83 lm和7.67 lm,分别比PSSZ2衬底低6.00％和7.92％.对锥形形貌进行优化,采用高1.69 μm、直径2.62 μm、间距0.42 μm的锥形衬底(PSSZ3)的LED光通量为8.67 lm,比PSSZ2衬底高4.08％,优化的PSSZ3能有效地提高LED出光性能.     

恒压应力下超薄栅nMOSFET软击穿后的衬底电流特性

研究了在恒压应力下超薄栅nMOSFET软击穿后的衬底电流特性．软击穿时间由衬底电流随时间的弛豫特性和器件输出特性测量时监测的衬底电流突变确定．发现软击穿时间的威布尔斜率和衬底特征击穿电流随温度的升高而增大．用类渗流模型模拟了软击穿后衬底电流与栅电压的关系．利用变频光泵效应讨论了超薄栅MOSFET低电压应力下衬底电流的来源,并解释了软击穿后衬底电流和栅电流之间的线性关系．     

衬底对合金薄膜的X光能谱无标样定量分析的影响

用扫描电镜—X光能谱仪测定了八种衬底(从Be到Ag)对Ni-Cr、Cu-Ti合金膜(～1000A)标识X光强度的影响。用无标样定量分析方法计算了薄膜的成分。在能谱测量中膜中元素X光强度比随衬底材料变化不大,小于能谱仪测量误差。但衬底引起的二次荧光效应应予以修正处理,文中给出了相应的修正方法。     

恒压应力下超薄栅nMOSFET软击穿后的衬底电流特性

研究了在恒压应力下超薄栅nMOSFET软击穿后的衬底电流特性.软击穿时间由衬底电流随时间的弛豫特性和器件输出特性测量时监测的衬底电流突变确定.发现软击穿时间的威布尔斜率和衬底特征击穿电流随温度的升高而增大.用类渗流模型模拟了软击穿后衬底电流与栅电压的关系.利用变频光泵效应讨论了超薄栅MOSFET低电压应力下衬底电流的来源,并解释了软击穿后衬底电流和栅电流之间的线性关系.     

基于PDMS基片的回音壁模式光纤激光器

介绍了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)基片的回音壁模式(WGM)光纤激光器。激光器主要由多模石英光纤、塑料楔形光纤、激光染料溶液、玻璃基底和PDMS基片构成。将一根直径为279μm的石英裸光纤和一根直径为200μm的塑料楔形光纤耦合后固定在一块长和宽分别为2cm和1cm的玻璃基底上,在玻璃基底上浇注PDMS溶液后再经烘干形成厚度约为400μm的柔性PDMS基片。在基片上石英光纤与楔形光纤的耦合位置处刻出一个长为0.4cm,宽和高均为400μm的光纤沟道,在沟道中填入诺丹明6G的乙醇溶液并用另外一块玻璃基片封装后构成基于PDMS基片的回音壁模式光纤激光器芯片。采用沿石英光纤轴向消逝波光抽运方式,在PDMS芯片上实现了抽运能量为8.5μJ的低阈值的回音壁模式激光定向输出。     

基片表面的倾斜度对光学势阱的影响

为了研究原子光刻实验中基片对汇聚激光场的影响,基于几何光学,采用数值仿真的方法,研究了基片表面的倾斜度对光学势阱的影响。结果表明,当基片表面相对于激光驻波中轴线正倾斜时,基片表面会形成一个无光场区,使光学势阱为0,且在z方向上光学势阱会发生一个零值突变;当基片表面相对于驻波中轴线负倾斜时,基片表面永远存在光场,在z方向上光学势阱不会发生零值突变,且光学势阱相对于z=0会出现对称现象。该研究结果对激光汇聚原子沉积实验具有指导意义。     

预处理蓝宝石衬底上生长高质量GaN显示薄膜

采用化学方法腐蚀部分 c-面蓝宝石衬底,在腐蚀区域形成一定的图案,利用 LP-MOCVD 在此经过表面处理的蓝宝石衬底上外延生长 GaN 薄膜.采用高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)、光致发光光谱(PL)、透射光谱分析GaN薄膜的晶体质量和光学质量.分析结果表明,CaN 薄膜透射谱反映出的 CaN 质量与 X射线双晶衍射测量的结果一致,即透射率越大,半高宽越小,结晶质量越好;对蓝宝石衬底进行前处理可以大大改善GaN薄膜的晶体质量和光学质量,其(0002)面及(1012)面XRD半高宽(FWHM)分别降低到 208.80arcsec 及 320.76arcsec,而且其光致发光谱中的黄光带几乎可以忽略.     

Silica-based optical waveguide on terraced silicon substrate as hybrid integration platform

A silica-based optical waveguide on a silicon substrate with terrace regions is proposed. Because the substrate is equipped with a low-loss waveguide and an optical bench at the same time, it is applicable to a hybrid integration platform.<>     

Three-dimensional micro-Fresnel optical elements fabricated bymicromachining technique

The authors report, for the first time, a three-dimensional binary phase micro-Fresnel optical element standing perpendicular to the substrate. The optical element is fabricated by a micromachining technique. The element has a diameter of 650 μm, a focal length of 0.5 mm and an optical axis of 1 mm above the surface of the substrate. Light from an optical fibre is successfully collimated by the micro-optical element, and the beam profile closely approximates a Gaussian shape     

弱吸收单面薄膜光学特性的表征方法

光谱法是测量光学薄膜光学性能的重要方法之一,能够直接表征薄膜-基底系统的光学特性,如:反射率、透过率和吸收率。通过研究薄膜-基底系统的光传输特性,推导出在基底具有弱吸收的一般条件下薄膜-基底系统反射率、透射率和吸收率的表达式,确定了通过测量单面和双面抛光基底及其薄膜特性间接获得薄膜单面光学特性的方法;在实验中使用Lambda-900分光光度计对熔融石英基底的HfO2薄膜进行了测试,并通过测量误差分析,薄膜的单面反射率误差为1.00%,单面透过率的误差为0.601%。研究结果表明文中方法可适用于各类薄膜单面特性的表征与评价。     

Micro-machined three-dimensional micro-optics for integratedfree-space optical system

Novel, integrable three-dimensional micro-optical elements have been realized by surface micromachining technology. Rotatable mirrors, lenses and beam-splitters standing perpendicular to the substrate are demonstrated. The optical elements are precisely held at 90° angle to the substrate by side latches. The Si substrate serves as a “micro-optical bench” on which monolithic micro-optical systems consisting of movable and static micro-mirrors, lenses and other components are constructed. The optical system is pre-aligned by photolithography. This technology offers a new approach to free-space integrated optics and low-cost optical packaging     

Highly efficient waveguide-detector coupling structures forintegrated opto-electronical circuits on silicon

The direct waveguide-detector coupling is a highly efficient way to transform optical power guided in an integrated optical waveguide into electrical signals. This paper presents the design, technical realization, measuring setups, and results for waveguide endfire coupling structures to vertical and horizontal diodes on a silicon substrate. The decisive components of the coupling structures such as the step in the substrate, the antireflective coating, the integrated optical striploaded waveguide and different types of PIN-diodes will be discussed. The applications for such structures are demonstrated on an integrated optical pressure sensor and a fast optical detector for wavelength up to 1.1 μm     

高出光率LED模组基板结构研究

针对带有常规的第一类反光杯的基板结构因受限于封装引线键合工艺而反光杯尺寸较小的情况,通过光学理论分析了其存在反射光线不完全的问题,提出在LED模组芯片间开设第二类反光结构的解决方案。并基于光学分析软件Tracepro的仿真研究,验证了其有效性。在此基础上设计了新型包含两类反光杯的基板结构,最高可使LED模组出光效率和中心光强与没有开反光杯的情况相比提升近23%和38%。     

光学元件质量对红外光学系统信噪比的影响

基于米氏散射理论,建立了光学元件基板不同疵病等级光学元件的散射模型,进而定量分析了元件表面存在粒子污染时的基板缺陷复制引起的表面散射特性。在此基础上,以R-C光学系统为例,利用ASAP（Advanced System Analysis Program）光学分析软件,针对主镜表面存在粒子污染的情况,仿真计算和分析系统主镜基板不同疵病等级的杂散辐射特性,并根据信噪比的计算方法,对系统信噪比进行了计算和分析。结果表明:当天空背景辐射温度不变时,随着主镜基板疵病等级的增加,系统信噪比明显减小。当主镜基板疵病等级不变时,随着天空背景辐射温度的升高,主镜基板不同疵病等级对信噪比的影响逐渐减小。当天空背景温度为200 K时,对于主镜表面粒子污染为300等级（粒子表面覆盖率为0.03%）,且其基板疵病等级分别为I-10、I-20、I-30、Ⅱ和Ⅲ五种情况,计算得到系统相对信噪比（相对于理想主镜）分别为0.932、0.920、0.906、0.832和0.807。由此可见,当元件光学特性变差时,为保证微弱信号的有效探测,必须将疵病等级严格控制在Ⅱ级以内。