ZnO薄膜的制备和结构性能分析

ZnO作为一种宽带隙半导体材料,近几年来已经成为国际上紫外半导体光电子材料和器件领域的研究热点.激光分子束外延(L-MBE)系统是获得器件级ZnO外延薄膜的先进技术之一.高质量精密ZnO陶瓷靶材对于该工艺的实施是十分关键的,本文中采用高纯原料,在洁净条件下制备了大面积、薄片型、尺寸可控的符合理想化学配比的高纯ZnO陶瓷靶材.采用所制备的靶材,利用L-MBE技术在(0001)蓝宝石基片上进行了ZnO薄膜的外延生长,在280 ℃～300 ℃低温条件下所生长的薄膜样品具有(0001)取向的纤锌矿晶体结构,薄膜光学性能良好,论文中对ZnO薄膜的低温L-MBE生长机理进行了探讨.     

900℃空气退火对L-MBE生长的ZnO薄膜发光特性的影响

采用激光分子束外延法在蓝宝石衬底(0001)上生长了高度c轴择优取向的高质量ZnO薄膜,在空气中对生长的薄膜进行900℃退火处理,并对退火前后样品的结晶质量、发光特性采用X射线衍射(XRD)、变温光致发光(PL)研究.退火处理后的ZnO薄膜(0002)面XRDθ-2θ扫描曲线强度明显增强.在光致发光实验中,观测到薄膜分别在3.352,3.309和3.237eV附近有3个明显的近紫外发光峰,分别对应自由激子发射、中性施主或受主束缚激子I9及其声子伴线1Lo.随着温度升高,峰位逐渐向长波方向移动(即所谓"红移"),半高宽(FWHM)逐渐展宽;在发光谱中,来自于晶体缺陷的深能级(DL)区发光强度极小.     

LMBE法生长Mg0.2Zn0.8O及MSM型紫外探测器的制备

采用激光分子束外延(LMBE)方法在蓝宝石(0001)面生长了高质量的Mg0.2Zn0.8O薄膜,并对薄膜在空气中900℃进行了1h的退火处理,然后采用剥离方法在薄膜表面制作了Al叉指电极,制备出MSM型Mg0.2Zn0.8O光电导紫外探测器.对响应时间的测试表明,探测器的上升时间仅为14.3ns,下降时间为6.5μs.     

波登管式光纤布拉格光栅压强传感器

基于光纤布拉格光栅传感模型，提出了一种悬臂梁与波登管相结合的光纤光栅压强传感器的组合设计，推导了光纤布拉格光栅中心波长偏移量与压强之间的解析关系式。理论和实验结果表明，压强调谐光纤布拉格波长的灵敏度系数的理论值与实验值分别为0．2246nm／MPa、0．2218nm／MPa，在0～6MPa测压范围内，调谐范围为1．35n／n．     

高功率CO2激光器高反膜红外耦合窗热形变的半解析方法的研究

为了有效地解决高功率CO2 激光器高反膜红外耦合窗吸收谐振腔内激光能量产生热效应问题 ,通过对红外耦合窗镀膜参数和工作特性分析 ,建立了红外耦合窗热模型。基于热传导方程和边界条件 ,利用半解析热分析方法得出当CO2 激光器具有理想的TEMoo模式输出时红外耦合窗的温度场和热形变的计算表达式 ,同时对影响红外耦合窗温度场分布的各种因素进行了讨论。研究结果与以往将谐振腔内振荡激光做均匀光强处理作了对比 ,不仅热模型更符合激光器系统 ,而且计算出温度场分布也更加准确。研究方法和结论还可以应用到其它具有轴对称性激光束模式产生的温度场、热形变分析工作中     

光热膜的制备以及光芬顿催化性能的研究

以刻蚀模板法制备的多孔碳纤维(CF)为载体,选取四氧化三铁(Fe3O4)作为催化剂,将二者均匀混合并通过真空抽滤的方式制备出了具有界面加热和光芬顿催化性能的光热膜(PTM).通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面与孔隙度分析仪、紫外可见光分光光度计等对材料进行表征,研究了pH值、H2O2投加量和太阳光辐照密度对降解效率的影响.实验结果表明:在pH值为5、H2O2投加量为300 μL和太阳光辐射密度为3 kW/m2的条件下,反应进行80 min后,质量浓度为10 mg/L的罗丹明B(RhB)的降解率可以达到100％.此外,用PTM反复降解RhB溶液10次后,催化效率依然可以达到92％,表明此光热膜具有高的稳定性.     

用作飞秒脉冲展宽器的新型多膜光栅的设计

采用薄膜光学技术,在传统反射式闪耀光栅的表面镀以多层薄膜以改善传统光栅的衍射特性和反射特性,用于控制展宽后脉冲的光谱强度分布,以及控制超短脉冲放大过程中的增益窄化效应。理论计算和实验表明,应用多膜反射式闪耀光栅作为展宽器件,种子脉冲的能量损耗小、展宽效率高,且放大过程中的增益窄化效应得到很好的补偿,另外,采用多膜反射式闪耀光栅还有方便实验调节,简化CPA系统,便于集成化的优点。     

基于聚合物低单光子吸收连续激光直写技术研制亚衍射极限纳米孔阵列

基于单光子吸收激光直写技术,成功地制备了大面积阵列分布、一致性可控的纳米孔复合结构。通过一种涡旋相位板的调制,532 nm波段的连续激光在高数值孔径物镜的焦点处形成了一个圆环形光斑,作用于均匀的SU8光刻胶薄膜上,进而制备出形状与大小可控的、具有高深宽比、直径突破阿贝衍射极限的纳米孔结构。通过逐点扫描方法,最终制备出内径仅为入射波长约1/10的纳米孔阵列结构。此外,利用SEM技术研究了曝光光强和曝光时间对纳米孔尺寸和形貌的影响。     

双端抽运双Nd∶YVO4连续绿光激光器

为了提高半导体激光器抽运的全固态激光器的输出功率与光-光转换效率,设计并使用了双端抽运双Nd∶YVO4绿光激光器.通过激光晶体温度场特性的研究以及依据光束的传输矩阵,分析了双激光晶体热透镜效应对于谐振腔稳定性的影响,设计了双端抽运双激光晶体折叠腔.在双端抽运双Nd∶YVO4绿光激光器系统中,LBO晶体采用了Ⅰ类非临界相位匹配腔内倍频方式,当抽运光功率为26.56 W时,获得了5.5 W的稳定连续绿光输出,其光-光转换效率为20.7%.结果同时表明,在谐振腔内插入双激光增益介质,不仅可以提高激光器的光-光转换效率,而且两个激光晶体热透镜效应相互作用的结果可以增强谐振腔的稳定性.     

高平均功率室温运转闪光灯抽运Cr:Tm:Ho:YAG激光器

报道了氙灯抽运的2.1μm Cr:Tm:Ho:YAG激光器.室温下Cr:Tm:Ho:YAG为准三能级系统.振荡阈值高,掺杂离子问存在复杂的能量转移过程.采用优化掺杂浓度配比的激光晶体,长脉冲抽运,实现了室温下2.1 μm波长激光输出.采用了高漫反射陶瓷聚光腔,对有效抽运光谱带的反射率高达95%.冷却水温15℃条件下,重复频率10 Hz,获得最大平均功率23.5 w;重复频率5 Hz,获得最大激光脉冲能量2.58 J,最大斜率效率4.3%.