硅锗合金氧化后生成的锗纳米结构的特性研究(英文)

我们将SiGe合金在干氧吹气环境下以不同的温度和不同的时值进行氧化处理,用卢摄福散射仪RBS和高精度椭偏仪HP-ESM测量样品,获得10-80 nm厚的硅氧化层和1 nm厚的富锗层。新发现快速氧化生成的氧化膜表面有1-2 nm厚的锗层。分析了锗纳米结构对应的PL发光谱,注意到锗纳米层对应的541 nm波长的尖锐的发光峰和不同尺寸的锗原子团对应的从550-720 nm波长的发光带。从量子受限模型和局域密度泛函计算出发,合理地解释了实验的结果。

半导体光伏特性的非线性研究

本文报告对光伏特性非线性的最新研究。给出了半导体ＰＮ结反向线性互补效应的新发现，并分析了该效应对光电元器件的影响。实际采用动态光电检测，获得一些有用的结果。

激光加工形成硅基上的氧化低维纳米结构的PL发光

用激光辐照硅样品和硅锗合金样品能够形成多种氧化低维纳米结构,可以用激光与半导体相互作用产生的等离子体波模型来解释这些结构的形成机理.其中,在单晶硅上形成的网孔壁结构有很强的706nm波长的光致发光(PL)峰,在硅锗合金上形成的多孔状结构于波长为725nm处有极强的PL峰,在硅锗合金上形成的条形片状结构分别在波长为760nm和866nm处也有较强的PL峰;这些结构表面都覆盖有氧化硅层,在硅锗合金上的氧化硅层中镶嵌有纳米锗晶团簇,并用相应的模型解释了这些氧化低维纳米结构的强光致发光效应.

激光诱导生成锗纳米晶体量子点

采用氧化和析出的方法在氧化硅中凝聚生成锗纳米晶体量子点结构。其形成的锗晶体团簇没有突出的棱角和支晶结构,锗晶体团簇的轮廓较圆混,故可以用球形量子点模型来模拟实际的锗晶体团簇。对比了在高温(800℃-1000℃)条件下和在低温(200℃-500℃)用激光照射条件下所生成的锗纳米晶体结构的PL 光谱和对应的锗纳米晶体团簇的尺寸分布。低温用激光照射条件下所生成的锗纳米晶体较小,其PL光谱出现蓝移。用量子点受限模型计算了锗纳米晶体团簇的能隙结构,用Monte Carlo方法模拟了PL光谱和对应的锗纳米晶体团簇的尺寸分布,分别与实验结果吻合较好。

多孔硅量子点的受激辐射:陷阱态的作用

经激光辐照和高温退火后能够在硅基上生成氧化多孔硅结构。用514nm的激光泵浦，观测到该多孔硅的受激辐射。当激励强度超过阈值时，在650～750nm区域有很强的受激发光峰。这些受激发光峰的半高宽小于0．5nm。激光辐照和高温退火后，在样品上能形成某些特殊的氧化结构。在傅里叶红外光谱分析中，显示有硅氧双键或硅氧桥键在硅表面形成。计算结果表明：当硅氧双键或硅氧桥键形成时，电子的陷阱态出现在纳晶硅的带隙中。价带顶和陷阱态之间的粒子数反转是解释这种受激辐射的关键。

光电动态检测系统砷化镓合金光源特性研究

本文给出光电动态检测系统的最近发展,特别对该检测系统采用的砷化镓合金光源特性进行了实验研究。给出精于纳秒量级的时间响应和较好的光谱特性,对光源的发光效率和光强—驱动电压关系作了研究。对光电元器件作了实际的光电动态检测,并检验了新发现的“Si/Ge异结并接效应”[1]

SiGe合金氧化层中的纳米结构

在硅锗合金衬底上采用氧化等制膜方式生成零维和二维的纳米结构样品 ,用高精度椭偏仪 (HPE)、卢瑟福背散射谱仪 (RBS)和高分辨率扫描透射电子显微镜 (HR -STEM)测量样品的纳米结构 ,并采用美国威思康新州立大学开发的Rump模拟软件对卢瑟福背散射谱 (RBS)中的CHANNEL谱和RANDOM谱分别进行精细结构模拟 ,测量并计算出纳米氧化层与锗的纳米薄膜结构分布 ,并且反馈控制加工过程 ,优化硅锗半导体材料纳米结构样品的加工条件 .在硅锗合金的氧化层表面中首次发现纳米锗量子点组成的纳米盖帽薄膜 ( 2nm) 。

锗的双层纳米结构及其特性的检测分析方法

在高精度椭偏仪(HPE)系统中,采用激光照射硅锗合金衬底助氧化的新方法,在SiO2层中生成锗的双纳米面结构;并在样品生长过程中,用高精度椭偏仪(HPE)同步测量样品的纳米结构。采用XES分层对锗原子成份检测的结果与HPE的结果基本一致。用RAMAN光谱仪测量样品的横断面,发现很强的PL发光谱峰。用量子受限模型和改进的量子从头计算(UHFR)方法分析了PL光谱的结构。

对不同地区灵芝特性的激光拉曼光谱表征

采用激光拉曼光谱和荧光光谱分析方法对灵芝(Ganoderma lucidum (W.Curt.:Fr.) Karst.)的特性进行表征与研究,特别是对不同地区生长的灵芝菌肉及菌管的发育状况进行比较、并进行对应的光谱表征比较研究,给出一些有价值的结果。

激光辐照加工的硅氧化结构的受激发光(英文)

我们用1 064nm脉冲激光在硅表面加工出小孔结构,再作高温退火处理形成硅氧化纳米结构,发现该结构在692和694nm波长处有很强的光致受激发光(PL).通过进一步实验发现:该PL发光有明显的阈值表现和光泵线性增强效应,证明该PL发光确实是光致受激辐射.我们提出氧化界面态模型来解释光致受激发光机理,在氧化界面态与价带顶空穴态之间形成粒子数反转.这项工作为硅基上发光器件的光电子集成研发开辟了新的途经.

灵芝特性的激光拉曼光谱和荧光光谱表征

用激光激发的拉曼光谱和荧光光谱(PL)对物质分子的组成与结构的分析是很灵敏的。本文采用激光拉曼光谱和荧光光谱分析方法对灵芝(Ganoderma lucidum(Curtis)P.Karst.)的特性进行表征与研究,特别是对不同地区生长的灵芝菌肉及菌管的发育状况进行比较、并进行对应的光谱表征比较研究,给出一些有价值的结果。这种光谱分析方法具有特征性强、取样量小且简便迅速等特点,对各种灵芝特性的鉴别和经济价值的确认具有重要的意义。

矩形光脉冲光电响应后沿拖曳性状研究

本文对矩形光脉冲光电响应后沿拖曳的形成机制进行了详尽的实验研究和理论分析，认为形成该光电响应时滞后曳的主要根源在于光生电子与空穴的多声子慢态复合．我们给出了削减后沿拖曳、提高光电响应速度的有效措施，从而促进解决宽带光通讯的速度瓶颈问题．

光通信中的物理瓶颈

综述光通信科技近年来的最新进展并指出了光通信科技发展中的一些瓶颈问题与解决方案 分析光通信物理过程中的激光源、调制器、放大器、光开关、传输光纤和光电接收等关键性环节 。

硅锗合金氧化层中纳米结构的量子受限分析(英文)

在硅锗合金氧化层中发现锗纳米表层结构 ,并分析了其时应的PL谱结构。提出相对应的量子受限模型计算公式和算法 ,理论分析结果与实验结果拟合较好。

氧化生成的锗纳米结构的量子受限分析(英文)

研究了硅锗合金的氧化行为,首次发现快氧化生成的锗纳米膜复盖在氧化层上。在PL谱中,我们发现与锗纳米结构相关的一些新的谱峰。量子受限模型和新的算法被给出,较好地解释了PL谱的分布和形成机理。

激光作用生成的纳晶硅与氧化硅界面态发光模型

我们结合量子受限效应,提出纳硅晶与氧化硅界面态发光模型来解释激光作用生成的纳米网孔壁结构的强荧光效应.将功率为50W、波长为1 064nm的YAG激光束(束斑直径0.05mm)照射在硅样品表面打出小孔,在孔内的侧壁上,有很特殊的网孔形结构,其中的网孔壁厚为纳米尺度,这里有很强的受激荧光发光效应,发光峰中心约在700nm处.我们将激光与硅样品的作用隔离于无氧化的环境里,分别比较了将硅样品浸入酒精、氢氟酸和水中的激光加工结果,其发光情况证实了该发光模型的真实性.优化激光加工的条件,我们获得了较强发光的样品.

关于波函数中相因子的研究

本文揭示了波函数中相因子的物理意义，并确定其数学形式与之明显的关系，定义了该相因子为动量势，明确指出这是一个可测的基本物理量。相因子与波函数的模构成一对量子力学的基本物理量。

纳秒激光加工生成网孔硅的发光

我们分别在氧气、氮气或空气等不同氛围中用纳秒脉冲激光在硅基上加工生成网孔结构,发现这些样品有增强的PL发光,且各样品的PL峰很相似。通过第一性原理计算,发现各种网孔结构表面的成键类型与密度是形成PL发光增强的关键,并由此提出相应的物理模型。

彩虹全息图再现象效果的研究

分别研究了激光强度、光程、相干长度、缝宽和缝数、狭缝的位置、分束镜分束比和光栅条纹数以及曝光时间对彩虹全息图再现象的影响。用不同宽度的单缝、双缝和三缝作了实验拍摄,对再现象的光能量与色模糊给出理论分析,得到用双缝和三缝拍摄再现象更明亮的结论。适当的激光强度、相干长度及其光栅条纹超过1 000条/mm或分束镜分束比恰当时,彩虹全息图效果明显。与此同时,发现在同一全息图上能观察到透射和反射两个再现象,用共轭的理论解释这种现象。