光子晶体微腔对铒-氧共注入SOI的发光增强

本文采用绝缘层上硅（SOI）材料制备了H5型光子晶体微腔,并注入铒和氧离子。室温下的光荧光测试结果表明,对比同等离子注入条件下没有图形结构的SOI区域,在波长为1.54µm处H5型光子晶体微腔的光泵浦发光强度增强了12倍以上。另外,我们也观察到了在晶格周期a不变的情况下,光子晶体微腔的谐振波长随空气孔半径的增大而向短波长方向移动的现象,这与理论模拟结果相一致。     

Er,O离子共注入GaAs的二次离子质谱的研究

在Ⅲ－Ⅴ族半导体ＧａＡｓ外延层上共注入Ｅｒ和Ｏ离子（ＧａＡｓ：Ｅｒ，Ｏ）．经面对面优化退火后，光致发光（ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ－ＰＬ）谱中观测到对应Ｅｒ３＋第一激发态到基态４Ｉ１３／２－４Ｉ１５／２跃迁，其相对强度较单注入Ｅｒ的ＧａＡｓ（ＧａＡｓ：Ｅｒ）增强１０倍，且谱线变窄．从二次离子质谱（ＳｅｃｏｎｄａｒｙＩｏｎＭａｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ－ＳＩＭＳ）和卢瑟福背散射实验给出退火前后Ｅｒ在ＧａＡｓ：Ｅｒ样品中的剖面分布．ＳＩＭＳ测量分别给出Ｏ注入前后Ｅｒ和Ｏ在ＧａＡｓ：Ｅｒ，Ｏ中的深度剖面分布，分析表明Ｅｒ和Ｏ共注入后形成光学激活有效的发光中心．     

基于SOI衬底的低损耗V型槽共平面波导

由于SOI技术具有低损耗、低串扰等优异的电磁特性,在射频集成电路领域受到了越来越多的重视。基于SOI衬底的性能良好的无源器件对整个射频电路性能具有重要的作用。本文设计了一种基于SOI衬底的低损耗V型槽共平面波导,采用与CMOS标准工艺与硅的各向异性刻蚀技术相结合,去除了信号线与地线间距下方的SOI表层硅,实现了该传输线样品。测试结果表明,在测量的0-40GHz频率范围内,V型槽共平面波导的传输特性相比传统共平面波导有了极大改善,传输损耗减小了约50%。     

基于SOI的一维光子晶体纳米梁腔电光调制器

随着光通信和光互联的高速发展,研究调制速率高、器件尺寸小且易于集成的电光 调制器具有重要意义。提出了一种基于Si绝缘体材料(silicon-on-insulator,SOI)的一维光子晶体纳 米梁腔(photonic crystal nanobeam cavity,PCNC)侧耦合电光调制器。根据时域耦合模理 论,通过主线波导与一维光子晶体纳米梁腔形成侧耦合结构。采用圆柱型渐变孔径的一维光 子晶体纳米梁腔,使光束更好的束缚在腔内,调整纳米梁腔的结构参数,使其工作在通信波 段波长。同时,根据自由载流子色散效应,在纳米梁腔两侧引入掺杂形成p-n 结,施加较 低 偏压调节纳米梁腔的谐振波长,从而实现对工作波长光信号的“通”“断”调制。应用三维 时域有限差分法(3D-finite difference time domain,3D-FDTD)对调制器光学特性和电学 性能进行仿真分析。结果表明,该电光调制器可以实现波长为 1550.55 nm的光信号调制,调 制电压仅为1.175 V,插入损耗为0.04 dB,消 光比为18.2 dB,尺寸仅为 25 μm²,调制 速率 为8.3 GHz,调制带宽可以达到90 GHz,可应 用于集成光子器件及高速光通信领域。     

Al3+/Eu2+共掺杂高硅氧玻璃的荧光特性

由纳米多孔玻璃制备了Al3+/Eu2+共掺杂的高硅氧玻璃,并研究了在纳米多孔玻璃基质中共掺杂Al3+离子对Eu2+离子450 nm处蓝色荧光强度和荧光峰位的影响。结果表明,共掺杂Al3+离子可分散多孔玻璃中丛聚的Eu2+离子,加之Al2O3较低的声子能量,使Eu2+离子的蓝色荧光发射显著增强;并且由于共掺杂的Al3+降低了Eu2+离子5d轨道劈裂幅度,随着Al3+离子含量的增加,Eu2+离子荧光峰蓝移。     

飞秒激光照射下Yb2+/Yb3+共掺石英玻璃上转换荧光研究

为了研究Yb2＋在石英玻璃中的光谱特 性,提出采用气炼法制备Yb2＋/Yb3＋共掺石英玻璃。 首先对Yb2＋的形成过程进行了分析,然后对制备的Yb2＋/Yb3＋共 掺石英玻璃的吸收特性和发 射特性进行了分析。结果表明,所制备的Yb2＋/Yb3＋共掺石英玻璃在260 、320、400nm 紫外和可见光波长处以及在910nm近红 外波长处均出现了吸收峰,并且在530nm可见波长处出 现了发射峰;使用波长位于710nm的飞秒激光照射所制备的Yb 2＋/Yb3＋共掺石英玻璃,观察到了 位于500nm波长处左右的上转换荧光。分析表明,Yb 2＋/Yb3＋共掺石英玻璃上转换荧光是两光子同时被Yb2＋吸收所引 起的。     

Ag纳米颗粒对Er3+/Tm3+/Yb3+共掺铋锗酸盐玻璃上转换发光特性的影响

采用传统熔融淬冷法制备了系列Er³⁺/Tm 3+/Yb³⁺共掺复合Ag纳米颗粒的铋锗酸盐玻璃样品。从吸收光谱中 确定了Ag纳米颗粒表面等离子体共振(SPR)峰位于545nm附近;透射 电镜(TEM)图像中观察到均匀分布的Ag纳米颗粒,尺寸 约为6～18nm。研究了纳米Ag含量对Er3＋/Tm3＋ 共掺复合Ag纳米颗粒铋锗酸盐玻璃上转换发光特性的影响,结果表 明,Tm³⁺离子472nm处的上转换蓝光、Er³⁺离子525nm处的上转换绿光、543nm处的上转换 绿光和661nm处的上转换红光发光强度在AgCl含量的质量百分数为 1%时达到最大值,与未掺杂AgCl的基质玻璃相比,分别提高了约3.2、3.8、5.4倍。     

激光退火对CaSrSiO4∶Tb3+纳米荧光粉光致发光特性的改善

采用高温固相反应法制备了不同掺Tb浓度的CaSrSiO4纳米荧光粉.TEM照片显示粉末颗粒为球状,直径30～50 nm.XRD主要衍射峰与CaSrSiO4基质基本一致,表明Tb离子掺入对CaSrSiO4晶体结构影响较小.285 nm紫外光激发下,观测到强的紫外、蓝光和绿光等光谱,优化掺Tb浓度为0.7％.最后用CO2激光器对CaSrSiO4:0.3Tb3+荧光粉进行退火,发现光谱增强50％以上.同时讨论了退火工艺参数对荧光粉光致发光特性的影响.     

Er3+掺杂硫系光子晶体光纤的中红外增益特性研究

实验制备了质量比为1%的Er3+掺杂75GeS2-15Ga2S3-10CsI(GGSI)硫系玻璃,测试并计算了相关光谱参数,使用多级法计算了设计的光子晶体光纤(PCF)在2.8μm的中红外信号的模场分布。在此基础上,建立了Er3+的四能级粒子数速率-光功率传输方程模型,模型综合考虑了Er3+的交叉弛豫和能量上转换,模拟得到了Er3+掺杂GGSI硫系玻璃PCF在2.8μm的中红外增益与掺杂光纤长度、泵浦功率和信号功率的变化关系。研究结果显示,Er3+掺杂GGSI硫系PCF放大器在2 750～2 950nm波段平均信号增益值超过了40dB,明显优于传统结构光纤的平均信号增益值20dB。     

Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的中红外发光及能量传递机理

用高温熔融法制备了Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃(TeO2-ZnO-Na2O),根据测量得到的吸收光谱,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品中Ho3+离子的强度参数Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等各项光谱参数。同时,测量得到了不同Ho3+离子掺杂浓度下玻璃样品的荧光发射谱。结果显示,在808nm抽运光激励下Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃样品发射出较强的2.0μm中红外荧光。分析表明,较强的Ho3+离子中红外荧光来自于Tm3+/Tm3+离子间共振的能量传递过程,以及Tm3+/Ho3+离子间基于零声子和单声子辅助非共振的两部分能量传递过程。由此进一步计算得到了Tm3+/Tm3+、Tm3+/Ho3+离子间的能量传递微观速率、临界半径和声子的贡献。最后,计算分析了Ho3+…5I7→5I8能级间跃迁的2.0μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数。研究表明,Tm3+/Ho3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为2.0μm波段中红外固体激光器的潜在增益基质。     

Light extraction enhancement of SOI-based erbium/oxygen Co-implanted photonic crystal microcavities

H₅ photonic crystal（PC） microcavities co-implanted with erbium（Er） and oxygen（O） ions were fabricated on silicon-on-insulator（SOI） wafers.Photoluminescence（PL） measurements were taken at room temperature and a light extraction enhancement of up to 12 was obtained at 1.54μm,as compared to an identically implanted unpatterned SOI wafer.In addition,we also explored the adjustment of cavity modes by changing the structural parameters of the PC,and the measured results showed that the cavity-resonant peaks shifted towards shorter wavelengths as the radius of the air holes increased,which is consistent with the theoretical simulation.     

CaBi2Ta2O9:Pr3+黄色荧光粉的制备与性能研究

采用高温固相反应法,制备了系列Pr3+掺杂的CaBi2Ta2O9(CBTO:Pr3+)Bi层状结构铁电氧化物(BLSFs)粉体。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品的晶体结构和形貌进行了表征。利用积分球式分光光度计和荧光光谱仪对样品的光学性能进行了分析。XRD结果表明,所生成的样品均为CBTO纯相。样品的吸收和激发光谱表明,在449~500nm波长范围存在Pr3+的f-f跃迁吸收;样品的发射光谱由绿光(525~575nm)和红光(575~700nm)发射两部分组成,避免了白光LED中再吸收的问题。随着Pr3+掺杂浓度的增加,样品的发光强度先增强后减弱,当Pr3+的掺杂浓度为2mol%时发光强度最大。研究了Ca0.98Pr0.02Bi2Ta2O9的热稳定性,并通过计算得到其热猝灭激活能E=0.24eV。显色指数(CIE)色坐标图表明,所制备的样品可以被蓝光有效激发而发出黄光。研究结果表明,CBTO:Pr3+可以用于蓝光LED芯片激发用的黄色荧光粉。     

掺镱光子晶体光纤激光器谐振腔的实验研究

为了对光纤激光器的谐振腔进行优化,研究了976nm半导体激光器后向抽运掺Yb3+双包层光子晶体光纤在不同腔结构下的输出特性。在实验中分别采用平面镜和平凹镜作为后腔镜对谐振腔进行了研究,利用平面镜做后腔镜时,存在模式竞争现象,激光输出线宽约10nm,激光输出斜率效率为9%;而利用平凹镜做后腔镜时,模式稳定,激光输出线宽约5nm,激光输出斜率效率为11%。结果表明,利用平凹镜做后腔镜时,激光器的模式更稳定、线宽更窄,并且效率更高。     

DCIV技术表征MOS/SOI界面陷阱能级密度分布

基于直流电流电压(DCIV)理论和界面陷阱能级U型对称分布模型,可以获取硅界面陷阱在禁带中的分布,即利用沟道界面陷阱引起的界面复合电流与不同源/漏-体正偏电压(Vpn)的函数关系,求出对应每个Vpn的有效界面陷阱面密度(Neff),通过Neff函数与求出的每个Neff值作最小二乘拟合,将拟合参数代入界面陷阱能级密度(DIT)函数式,作出DIT的本征分布图.分别对部分耗尽的nMOS/SOI和pMOS/SOI器件进行测试,得到了预期的界面复合电流曲线,并给出了器件界面陷阱能级密度的U型分布图.结果表明,两种器件在禁带中央附近的陷阱能级密度量级均为109 cm-2·eV-1,而远离禁带中央的陷阱能级密度量级为1011 cm-2·eV-1.     

Analysis of the p+/p window layer of thin film solar cells by simulation

The application of a p⁺/p configuration in the window layer of hydrogenated amorphous silicon thin film solar cells is simulated and analyzed utilizing an AMPS-1D program. The differences between p⁺-p-i-n configuration solar cells and p-i-n configuration solar cells are pointed out. The effects of dopant concentration, thickness of p⁺-layer, contact barrier height and defect density on solar cells are analyzed. Our results indicate that solar cells with a p⁺-p-i-n configuration have a better performance. The open circuit voltage and short circuit current were improved by increasing the dopant concentration of the p⁺ layer and lowering the front contact barrier height. The defect density at the p/i interface which exceeds two orders of magnitude in the intrinsic layer will deteriorate the cell property.