AlGaN /GaN分布布拉格反射镜的设计与表征

设计了反射中心波长为500nm的Al0.3Ga0.7N/GaN和AlN/GaN两种分布布拉格反射镜（DBR）,并采用光学传递矩阵方法对其光谱反射率进行了理论上的模拟.采用金属有机物化学气相淀积（MOCVD）技术在蓝宝石衬底上制备了样品.实际测量的样品反射谱中有明显的反射峰,但峰值波长与理论设计有偏差,峰值反射率也比理论设计值偏低.SEM和AFM测量结果表明：这是由生长层厚与设计的偏差和界面不平整引起的.     

用633nm的激光器监控峰值波长为 530nm的AlGaN/GaN DBR的生长

本文从理论和实验上研究了用633nm激光器干涉仪监控峰值反射波长为530nm的1/4光学厚度的AlGaN/GaN 分布布拉格反射器（DBR）的生长。首先采用传输矩阵法从理论上研究了不同周期厚度的AlGaN/GaN DBR的实时反射率随DBR生长厚度的变化。接着采用金属有机化合物气相外延法生长了两个与模拟结构相同的DBR样品。仿真结果和实验结果表明能够从DBR实时反射率随生长厚度变化的曲线形状判断DBR的结构参数。最后通过激光干涉仪实时监控生长了DBR发光二极管,光致发光实验证明DBR对发光二极管出射光的加强作用在期望波长范围内。     

GaAs吸收衬底生长的立方相GaN发光二极管的工艺设计与实现

利用光学薄膜原理,计算了采用晶片键合技术来提高以GaAs为衬底的立方相GaN的出光效率的理论可行性.以Ni为粘附层,Ag为反射层的Ni/Ag/Au薄膜体系可以使立方GaN的出光效率从理论上提高2.65倍左右.实验结果证实,利用键合方法实现的以Ni/Ag/Au作为反射膜的样品的光反射率比未做键合的GaN/GaAs样品的光反射率在理论计算的459.2nm处提高了2.4倍.     

GaAs吸收衬底生长的立方相GaN发光二极管的工艺设计与实现

利用光学薄膜原理,计算了采用晶片键合技术来提高以GaAs为衬底的立方相GaN的出光效率的理论可行性.以Ni为粘附层,Ag为反射层的Ni/Ag/Au薄膜体系可以使立方GaN的出光效率从理论上提高2.65倍左右.实验结果证实,利用键合方法实现的以Ni/Ag/Au作为反射膜的样品的光反射率比未做键合的GaN/GaAs样品的光反射率在理论计算的459.2nm处提高了2.4倍.     

用热反射热成像技术测量封装GaN/AlGaN HEMT芯片热阻

为解决封装GaN/AlGaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的芯片热阻难以测量的问题,提出了采用热反射热成像测温装置测量芯片热阻的方法。采用365 nm波长紫外发光二极管(LED)作为测温装置的光源测量芯片沟道区域GaN材料的温度,以近似峰值结温;采用530 nm波长可见光LED作为光源测量芯片底面金属的温度。测温过程中,采用图像配准技术和自动重聚焦技术调整由于热膨胀引起的位置偏移和离焦。对芯片底面金属测温结果进行了误差分析。最后,在4个加热功率下测量了芯片热阻,测量结果显示芯片热阻与总热阻之比超过52%。     

蓝光波段高反射率AlN/GaN分布布拉格反射镜的制作

采用金属有机物化学气相沉积方法制备了蓝光波段高反射率AlN/GaN分布布拉格(DBR)反射镜.利用金相显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜以及分光光度计等测量手段对样品的物理特性进行了分析表征.结果显示样品的表面有少量圆形台面结构和裂纹出现,但在其他区域,样品具有较为平整的表面.该样品在462.5 nm附近获得最大反射率99.4%,表面均方根粗糙度小至2.5 nm.分析表明,所得DBR达到了制备GaN基垂直腔面发射激光器的要求.     

基于SPSS软件的取样光栅传感特性分析

基于耦合模理论,采用传输矩阵法分析了取样光栅反射谱,取样光纤光栅在受到外界环境应变和温度影响时,其反射光谱的反射率和波长会发生变化。通过测量反射光谱的反射率变化和波长漂移,就能够实现用单根的取样光纤光栅同时测量应变和温度。通过仿真实验获得了取样光纤光栅的应变和温度传感数据。利用SPSS13.0统计学软件计算出了取样光栅反射率和波长与温度、应变变化的函数关系式,得到系数矩阵中A,B,C,D分别为-0.00033/ε,-0.00011/℃,-0.00055nm/ε,0.013nm/℃。应变测量范围为0~180     

InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱中应变对光致发光特性的影响

对蓝宝石衬底上的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构和经激光剥离去除衬底的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构薄膜样品,进行了光致发光谱、高分辨XRD和喇曼光谱测量.PL测量结果表明,相对于带有蓝宝石衬底的样品,InGaN/GaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生较小的蓝移,而InGaN/AlGaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生明显的红移;喇曼光谱的结果表明,激光剥离前后E2模的峰值从569.1减少到567.5cm-1.这说明激光剥离去除衬底使得外延层整体的压应力得到部分释放,但InGaN/GaN与InGaN/AlGaN多量子阱结构中阱层InGaN的应力发生了不同的变化.XRD的结果证实了这一结论.     

InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱中应变对光致发光特性的影响

对蓝宝石衬底上的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构和经激光剥离去除衬底的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构薄膜样品,进行了光致发光谱、高分辨XRD和喇曼光谱测量.PL测量结果表明,相对于带有蓝宝石衬底的样品,InGaN/GaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生较小的蓝移,而InGaN/AlGaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生明显的红移;喇曼光谱的结果表明,激光剥离前后E2模的峰值从569.1减少到567.5cm-1.这说明激光剥离去除衬底使得外延层整体的压应力得到部分释放,但InGaN/GaN与InGaN/AlGaN多量子阱结构中阱层InGaN的应力发生了不同的变化.XRD的结果证实了这一结论.     

入射介质对GaN基分布布拉格反射器的反射谱影响

利用传输矩阵法对不同入射介质的GaN基分布布拉格反射器(DBR)进行了反射谱的理论分析。计算表明,入射介质的折射率与低周期DBR反射率呈二次函数关系,与高周期DBR反射率近似线性关系。根据这些特点,推导出估算DBR在LED器件中的实际反射率公式。分析了从空气和Al_(0.4)Ga_(0.5)In_(0.1)N入射介质下不同GaN基DBR结构的反射光谱差异。为减弱入射介质对DBR反射谱的影响以及改善材料结构的质量,设计了半混合GaN基DBR结构。分析指出,半混合DBR在材料结构生长和光谱方面比传统DBR更有优势。     

InGaN/GaN 和 InGaN/AlGaN 多量子阱中应变对光致发光特性的影响

对蓝宝石衬底上的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构和经激光剥离去除衬底的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构薄膜样品，进行了光致发光谱、高分辨XRD和喇曼光谱测量. PL测量结果表明，相对于带有蓝宝石衬底的样品，InGaN/GaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生较小的蓝移，而InGaN/AlGaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生明显的红移；喇曼光谱的结果表明，激光剥离前后E2模的峰值从569.1减少到567.5cm-1. 这说明激光剥离去除衬底使得外延层整体的压应力得到部分释放，但InGaN/GaN与InGaN/AlGaN多量子阱结构中阱层InGaN的应力发生了不同的变化. XRD的结果证实了这一结论.     

MOCVD生长高反射率AlN/GaN分布布拉格反射镜

利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石c面衬底上制备出高反射率AlN/GaN分布布拉格反射镜(DBR).利用分光光度计测量,在418 nm附近最大反射率达到99%.样品表面显微照片显示,有圆弧形缺陷和少量裂纹出现;在缺陷和裂纹以外的区域,DBR具有较为平坦的表面,其粗糙度在10μm×10μm面积上为3.3 m左右.样品的截面扫描电镜(SEM)照片显示,DBR具有良好的周期性.对反射率和表面分析的结果表明,该样品达到了制备GaN基垂直腔面发射激光器(VCSEL)的要求.     

GaN基肖特基结构紫外探测器

在蓝宝石 (0 0 0 1)衬底上采用低压金属有机物化学气相沉积 (MOCVD)方法生长GaN外延层结构 ,以此为材料制作了GaN基肖特基结构紫外探测器 .测量了该紫外探测器的暗电流曲线、C V特性曲线、光响应曲线和响应时间曲线 .该紫外探测器在 5V偏压时暗电流为 0 4 2nA ,在 10V偏压时暗电流为 38 5nA .在零偏压下 ,该紫外探测器在2 5 0nm～ 36 5nm的波长范围内有较高的响应度 ,峰值响应度在 36 3nm波长处达到 0 12A/W ,在 36 5nm波长左右有陡峭的截止边 ;当波长超过紫外探测器的截止波长 (36 5nm左右 ) ,探测器的响应度减小了三个数量级以上 .该紫外探测器的响     

长波长软X射线多层膜的设计与制备

“长波长软X射线多层膜的设计与制备”这篇论文介绍了用离子束溅射法制备长波长软X射线多层膜的研究工作,并报道了一种新的材料组合C/Si用于28.4nm(43. 65eV)和30.4nm(40.78 eV)波段的多层膜反射镜,并且用离子束溅射装置制备了正入 射条件下的C/Si多层膜反射镜.同时,用软X射线反射计测量了样品的反射率,从实验结果看出,制备的多层膜样品在28.4nm和30.4nm波段附近的实测正入射反射率分别达到11.4%和14.3%,实验指标达到了国内领先水平,并接近了国际水平.     

基于DBR结构的蓝光及白光GaN LED的制备及光学性能改善

为改善GaN基发光二极管(LED)的光学性能，设计并制备了具有高反射率与宽反射带宽的SiO₂/Ti₃O₅分布式布拉格反射镜(DBR)结构的蓝光和白光GaN LED。制备了具有不同周期数的DBR结构，其中，17周期DBR结构在400～660 nm波长内平均反射率超过99.3%,其反射带宽度达到231 nm。测试并比较了封装后的基于DBR结构的LED芯片的电学与光学特性。通过电流-光输出功率(I-L)特性测试，发现具有17周期DBR结构的蓝光LED的光输出功率比5周期的提升了6.7%,而白光LED的光输出功率则提升了9.7%。在约100 mA的直流注入电流下，蓝光和白光LED的最大光输出功率分别达到134.9 mW和108.4 mW。     

二维抗光反射亚波长周期结构的分析与实现

与传统光学抗反射膜相比, 二维抗反射亚波长周期结构可以通过调整结构尺寸、周期等参数调节整个结构的等效折射率分布, 从而达到更好的抗光反射效果。通过基于有限元方法的电磁场全波分析方法, 对纳米球形亚波长周期结构进行了深入的分析, 研究了纳米球尺寸和周期等结构参数对反射率的影响。使用溶胶-凝胶法制备了不同尺寸的二氧化硅球形纳米颗粒, 并制成密排球形颗粒样品。反射率测量实验表明该样品在可见光和红外波段具有良好的抗反射性能。并在理论计算和实验验证的基础上, 给出了一种可行的密排球形亚波长抗反射表面的设计方法。     

光栅折射率调制对光纤Bragg光栅特性的影响

文章基于耦合模理论,采用传输矩阵法数值分析了光栅折射率调制对光纤Bragg光栅(FBG)特性的影响.结果表明:随着折射率调制深度的加深,光栅的反射谱峰值波长发生蓝移,峰顶变得平坦;光栅时延的最小值发生在光栅的Bragg波长处;峰值反射率增大,峰值半宽(FWHM)呈线性变化.     

非均匀混浊介质多光谱反射成像的仿真与实验研究

提出了一种采集高动态范围多光谱反射率的实验方 法,并通过测量5个非均匀混浊介 质样品在全视场照射条件下和500~940nm波长范围内的反射图像数据 证明了本方法的可行性。同时 采用在辐射传输理论框架下建立的并行iMC蒙特卡罗仿真模型,通过使用漫反射标准板准确 记录入射光 束能量分布,输入至iMC仿真程序,获得可与反射率测量数据相比较的反射率仿真图像数据 。本文工 作为求解根据反射率确定非均匀混浊介质样品的光学特征与几何参数的逆问题提供了实验与 理论工具。     

基于氮化镓的导模共振滤波器仿真分析

根据严格耦合波理论和等效介质理论,提出了针对C波段、基于半导体材料氮化镓的亚波长导模共振滤波器结构及设计方法。详细探讨了在强调制光栅的高占空比作用下,光栅周期和入射波角度对滤波器反射谱共振波长的影响。在保持滤波效果为高衍射率(共振波长峰值反射率达到99.5%以上)、低旁带和窄线宽的条件下,利用其对入射波角度的敏感性,结合仿真数值提出了一种通过 MEMS(微机电系统)平面反射镜调谐入射角角度(0~4.07°),从而线性地控制共振波长输出(调谐范围为36 nm),实现峰值半宽高低于0.8 nm的C波段可调滤波器。     

表面热透镜与光热失调技术测量光学薄膜吸收的灵敏度比较

在理论分析优化的基础上,以BK7玻璃和石英为基底的高反射光学薄膜为样品,采用强度调制的连续激光作为激励光源,实验研究了表面热透镜(STL)技术和光热失调(PTDT)技术的信号幅值随激励光调制频率的变化关系,分析比较了这两种方法在测量光学薄膜吸收损耗方面的灵敏度.实验表明,光热失调技术具有构型优化简单、实验操作难度低和测量空间分辨率高等优点,对于具有较高反射率温度系数的高反射膜等样品,采用光热失调技术有利于提高薄膜吸收损耗测量的灵敏度.实验结果与理论分析基本一致.