纳米硅薄膜厚度对其反射与吸收性能的影响

针对纳米硅薄膜的厚度会影响其反射与吸收性能的问题,采用时域有限差分(FDTD)方法对纳米硅薄膜进行了模拟计算。分析了纳米硅薄膜对入射电磁波的衰减现象,并详细地讨论了纳米硅薄膜的厚度对其反射率、吸收率及其他光学性能的影响。计算结果表明,纳米硅薄膜对入射电磁波存在显著的吸收作用,硅材料的薄膜化有效地增强了其吸收率,厚度为650 nm的硅薄膜在入射光波长为481 nm时吸收率可达0.62,而半无限型体材硅的吸收率仅为0.48。纳米硅薄膜的反射率、透射率和吸收率随其厚度的变化均呈现出明暗相间的条纹结构,表明薄膜干涉效应对其性质有显著的影响。其中,厚度为500 nm的硅薄膜在宽光谱范围内具有较高的吸收率,适合新一代光电器件方面的应用。     

不同厚度氮镓铟/氮化镓量子阱的光学特性研究

针对半导体薄膜厚度对器件光学特性的影响,利用金属有机物气相外延法研究了蓝宝石衬底上生长的InGaN/GaN单量子阱结构,其在室温下的的光学特性.大量实验结果表明,随着样品InGaN势阱层宽度的增加,光致发光谱的发光峰值波长出现了明显的红移现象,而且发光强度下降,谱线半高全宽展宽.通过对不同样品的透射、反射光谱研究发现,量子阱层窄的样品在波长接近红外区时出现无吸收的现象,而在阱层较宽的样品中没有发现这一现象.     

Cu掺杂ZnSe光电性质的第一性原理计算

为研究Cu掺杂对ZnSe晶体的光电性能的影响,采用第一性原理的平面波赝势方法和广义梯度近似,研究了闪锌矿ZnSe掺杂Cu前后的电子结构和光学性质.比较了掺杂前后的电子能带结构、总态密度、分态密度、吸收光谱和介电函数.研究结果表明:ZnSe本体为直接带隙半导体.掺杂Cu后,ZnSe晶体表现出明显的金属性.本征吸收区明显向低能端移动,约位于0.9~6.0eV.吸收系数明显降低33%.在低能端产生了新的价电峰,可以吸收较低能量的光子.     

介质／金属一维光子晶体中电场分布研究

本文设计了一种太赫兹波段的介质／金属一维光子晶体,并采用FDTD法对所设计的结构的电场分布进行仿真研究。在电场为500THz条件下,分别研究了周期数、介质厚度、不同金属层对电场分布的影响,并给出影响规律。所得结果为该类结构用于光学器件的设计提供一种依据。     

Cl掺杂石墨烯的第一性原理研究

为了研究掺Cl石墨烯的电学性质和光学性质,采用密度泛函理论中的第一性原理,利用Materials Studio软件建立了本征石墨烯和掺Cl石墨烯模型,通过计算数值分析,比较了掺Cl石墨烯和本征石墨烯的能带结构、总态密度、折射率和电导率以及吸收谱和反射谱.研究结果表明:掺Cl石墨烯比本征石墨烯在费米能级处的总态密度增加3.04eV,其电导率最大值比本征石墨烯电导率数值增加2.11(fs)-1.本征石墨烯掺入Cl以后,降低了石墨烯对光的吸收能力,提高了对光的反射能力.     

三种缺陷态光子晶体的比较研究

利用光学传输矩阵法对3种基于均匀结构光子晶体的一维缺陷态光子晶体进行了比较研究.研究发现,对于每种结构,当缺陷介质层厚度变大时,缺陷模中心波长向长波区移动,且缺陷模式的带宽随之增加,当缺陷层介质厚度增加到一定数值时会出现多个缺陷模.对于缺陷层两侧为高折射率介质层的结构一和结构三,缺陷模波长与缺陷层厚度呈非线性比例增加关系;对于缺陷层两侧为低折射率介质层的结构二,缺陷模波长与缺陷层厚度呈线性比例增加关系.对于结构一和结构三,在特定的中间缺陷层厚度时光子禁带区内的缺陷模会消失,而对于结构二,禁带区域内始终存在缺陷模式.     

F覆盖度对石墨烯体系电子结构和光学性能的影响

为了研究不同F覆盖度下石墨烯吸附体系的电子结构和光学性能,采用第一性原理对本征石墨烯和石墨烯吸附体系进行了几何优化,计算并分析了各体系的吸附能、能带结构、电子态密度、光吸收系数与反射率.结果表明,F原子稳定吸附在石墨烯的顶位,当F覆盖度为6.2%时,体系吸附能最大.F原子的吸附打开了石墨烯的能隙,使其由半金属型转变为半导体型.当F覆盖度为3.1%时,体系能隙值最大.与本征石墨烯相比,石墨烯吸附体系在费米能级处的电子态密度值增大,当F覆盖度为9.4%时,可以获得最大态密度值.石墨烯吸附体系的光吸收系数和反射率峰值相比本征石墨烯均明显减小,且F覆盖度越大,峰值减小程度越显著.在一定波长范围内吸附体系的吸收系数和反射率均出现蓝移现象.     

Al掺杂对ZnO薄膜结构和光学性能的影响

研究了Al掺杂对采用直流磁控溅射方法制备的ZnO薄膜结构及光学性能的影响。X射线衍射结果揭示薄膜具有良好的C轴择优取向生长特性,同时,衬底温度对它们的透射谱和荧光谱有着明显影响,所有薄膜都有大于86%的可见光透过率和陡峭的本征吸收边,但ZAO薄膜的光学透过率略低。Al掺杂导致了更宽的光学带隙,光致发光光谱显示ZnO具有较强的近带本征吸收峰和深能级发射峰,但Al掺杂使得深能级发射峰降低。随着衬底温度的升高,近带边吸收峰蓝移,与光学带隙Eg变化趋势一致。     

基于光栅结构的碲化镉太阳能电池吸收层设计

设计了一种吸收层为双填充比矩形光栅结构的碲化镉薄膜太阳能电池,利用时域有限差分法对矩形光栅和双填充比矩形光栅碲化镉吸收层在250~1 000 nm入射波长范围内的吸收效率进行分析.实验结果表明:相比于平板型吸收层,单填充比和双填充比矩形光栅结构的吸收效率均有较大提高;双填充比矩形光栅在整个可见光范围内的吸收率整体得到提高,其对可见光的平均吸收率相比于平板型至少提高10%.可见通过优化太阳能电池吸收层的结构,光子在光栅内的随机反射增加了光在吸收层的作用时间和距离,提高了薄膜太阳能电池的光电转换效率.     

基于超材料的双频吸波器设计研究

设计了一种基于超材料的双频吸波器,由介质基板和上下两层金属组成。介质基板采用厚度为0.3 mm的高频PCB(印刷电路板):Rogers RT5880(相对介电常数εr=2.2,损耗角正切tanδ=0.0009),金属层厚度0.017 mm,材质铜(电导率σ=5.8×107s/m)。顶层金属为超材料单元胞,由开口金属方环结合十字缝隙组成,底层为全覆盖金属底板。利用HFSS软件进行了电磁仿真,在超材料结构表面施加垂直入射正弦平面波激励。仿真结果表明,其对垂直入射的6.2GHz、9.9 GHz的平面电磁波吸收率分别为80.07%和98.27%。该吸波器可作为基于PCB芯片间无线互连系统的吸波层,防止电磁辐射。     

222Rn／220Rn绝对测量小闪烁室的ZnS（Ag）涂层厚度确定

ZnS（Ag）涂层厚度会影响盈。Rn／盟。Rn绝对测量小闪烁室的探测效率．用^241Amα电镀参考源对厚度为10mg／cm2的ZnS（Ag）涂层a探测效率进行了实验验证．分别采用解析方法与MCNP模拟方法计算了相对立体角修正因子,讨论了空气层对α粒子的吸收修正,分析了不确定度来源．实验结果表明,10mg／cm2 ZnS（Ag）涂层对“粒子的探测效率在102．4％～103．1％之间,不确定度小于5．44％．在实验不确定度范围内,可认为其对“粒子的探测效率为100％．实验证明了“222Rn／220RnRn绝对测量小闪烁室内采用10mg／cm2厚的ZnS（鲰）涂层是可行的．     

基于腔增强吸收光谱技术的气体探测研究

以近红外可调谐半导体激光器为光源,以反射率为99.7%左右的平凹镜组成的稳定光学谐振腔作吸收池,构建起一套腔增强吸收光谱（CEAS）系统;以二氧化碳气体（CO2）、一氧化碳气体（CO）、甲烷气体（CH4）以及一氧化碳和二氧化碳的混合气体为样品,利用分子在近红外波段的特征吸收,研究了在近红外波段用CEAS技术探测CO、CO2、CH4等气体的可行性;同时也对基于可调谐半导体激光器的CEAS系统中激光器的波长定标、谐振腔（吸收池）的透射特征等做了研究,获得了CO、CO2、CH4以及CO和CO2混合气体的特征吸收谱,最后对CEAS技术在定量测量方面的能力做了研究.研究结果表明,CEAS技术的探测灵敏度可达5.687×10^-7cm^-1,是一种装置简单、操作方便、灵敏度高、稳定性好的定量吸收光谱技术.     

压力及缺陷对蓝宝石电子结构影响的第一性原理研究

基于密度泛函理论下的平面波超软赝势方法,计算了蓝宝石在三种结构相（Corundum相、Rh2O3（II）相、CaIrO3相）下的晶格参数随压力变化的关系,并得出了不同压力下的晶格常数间的比值。同时还计算了在131.2 GPa压力下不同点空位缺陷（VO^＋1、VO^＋2、VAl^-1、VAl^-2、VAl^-3）对80个原子的超原胞AL2O3（CaIrO3相）晶体参数影响。最后为了进一步分析蓝宝石的电子结构,本文还计算了131.2 GPa压力下的AL2O3（CaIrO3相）下的理想晶体和含＋2价氧空位时的总和分态密度,并将二者作了对比,结果表明＋2价氧空位存在时有电子缺陷态出现。     

N-油酰基吗啡啉体系中CdZnS三元量子点的合成——光谱性质及生长机理

以N-油酰基吗啡啉为溶剂,硬脂酸镉、硬脂酸锌和S粉为原料,采用高温热注射法合成了高质量的CdZnS量子点,用紫外-可见吸收光谱（UV-vis）,荧光发射光谱（PL）,高分辨透射电镜（HRTEM）和X射线粉末衍射仪（XRD）对量子点光谱性质、形貌、单分散性及物相结构进行了分析．结果表明,合成的CdZnS量子点为内富Cd外富Zn的组分梯度结构,改变原料中n（Zn）：n（Cd）或n（Zn＋Cd）：n（S）比可在较大波长范围内调节其吸收光谱,往反应体系中添加不同长链基团可实现更宽范围的光谱调节．     

联合变换相关器傅里叶变换镜头光学系统设计

针对联合变换相关器的目标识别的设计要求,为提高联合变换相关器光学特性,本文提出三片式傅里叶变换透镜的设计。该设计根据电寻址液晶EALcD和CCD对傅里叶变换透镜的匹配要求确定设计参数。工作波长为O．6328,um,焦距200mm,全视场角4°,相对孔径1：4。系统引入偶次非球面,使镜头结构紧凑、重量轻、筒长短。设计结果表明：在空间频率501p／mm时,光学系统的MTF大于0．8,接近衍射极限,像质优良,满足联合变换相关器的总体设计要求。     

Ag@TiO_2核壳纳米粒子的制备与红外发射率研究

在TX-100/环己烷/正己醇/水组成的油包水（W/O）体系中,采用微乳液法制得Ag@TiO2核壳纳米粒子.采用透射电镜（TEM）,X线衍射（XRD）,红外光谱（IR）和紫外可见光谱（UV-Vis）等对其形貌和物相进行分析.利用IR-1红外发射率测量仪测定复合粒子在8～14μm波段的红外发射率.结果表明：该核壳纳米粒子粒径约50 nm,内核为面心立方的金属Ag,外壳为无定型的TiO2.被TiO2包覆后Ag核的紫外共振吸收峰与纯胶体Ag相比发生了微弱红移.高反射性能的金属Ag的引入使该核壳结构复合物的红外发射率明显降低,最低可降至0.483.Ag@TiO2核壳纳米粒子的红外发射率随着外层TiO2结晶性能的提高而下降.     

Ag（111）面吸附O_2的第一性原理研究

运用第一性原理,计算并分析了氧分子在Ag（111）表面吸附的结构和电子态,分别计算了顶位,单桥,双桥,谷位四种吸附结构,以及在上述结构下Ag（111）表面的弛豫特性、吸附能量、功函数等一系列物理量.研究表明,双桥位吸附为最佳吸附位,其O-O键长最大,吸附能最低,达到-4.111eV;因O2吸附位置的不同而导致每层Ag原子层距的不规律变化;O2在Ag（111）上成1πg＊健.     

可见光催化剂Ag_3VO_4的制备、表征及其光催化性能的研究

通过化学沉淀的方法来制备光催化剂Ag3VO4,用紫外-可见光谱、X射线衍射和荧光光谱对其进行表征.通过光催化还原Cr6＋和光催化氧化甲基橙的效率来评价该催化剂的活性.实验研究了不同的制备条件对Ag3VO4催化活性的影响.实验结果表明,在可见光下,在过量银条件下制备的Ag3VO4有较好的光催化氧化活性和光催化还原活性,且其紫外-可见吸收光谱有较大程度的红移,提高了对光的利用率.实验同时还研究了在过量银条件下制备出的Ag3VO4的稳定性和循环次数.同时对影响Ag3VO4的光催化活性的机理还进行了探讨.     

基于FDTD的三角形银纳米颗粒阵列等离子共振吸收特性的模拟

利用时域有限差分法,数值模拟了银纳米三角阵列的等离子共振吸收特性,仿真计算了银纳米颗粒尺寸大小对阵列等离子体共振的影响.数值计算结果表明,三角形银纳米颗粒阵列的等离子共振吸收峰随颗粒尺寸的增大而红移,可通过改变颗粒大小调节共振吸收波长数值以用于不同的应用研究.基于FDTD理论模拟的计算结果与实验规律基本相符,并较好地阐释了银纳米三角有序阵列表面等离子共振吸收峰的频移与其纳米粒子长径比之间的一些依赖关系,此结论将有利于纳米光传感器应用的进一步探索研究.     

卟啉锌末端功能化的PMMA活性自由基聚合与非线性吸收性能研究

以α-溴代异丁酰溴封端的5,10,15,20-四对羟乙基苯基卟啉锌三丙酸酯为引发剂,通过原子转移自由基聚合方法（ATRP）合成卟啉锌末端功能化的PMMA高分子聚合物。通过红外光谱仪和氢核磁共振波谱对聚合物的结构进行了确定。利用GPC测试了聚合物分子量、分子量分布,研究了其聚合过程动力学,结果表明聚合过程符合一级反应动力学。通过Z-扫描技术测试了ns和ps脉冲激光下的非线性特性,拟合结果样品的非线性吸收系数β分别为4.5×10-10m/W和6.0×10-12m/W。样品对ns和ps激光均有非线性吸收特性,且ns脉冲下β值大于ps,说明样品三重激发态吸收截面大于单重激发态。