远红外Ge-Te-Ⅰ高卤硫系玻璃的制备及其光学性能的研究

为获得高质量的远红外硫系玻璃,采用传统的真空熔融淬冷法配合真空低温固化技术制备了高卤素含量的Te硫系玻璃(卤素Imax=40at.%),并分析了该系列Ge20Te80-xIx(x=10、15、20、25、30、35、40)硫卤玻璃样品.采用分光光度计和傅里叶红外光谱仪等光学仪器分析该玻璃的可见/近红外吸收光谱和红外透射光谱等频谱性质,利用Raman光谱仪和X射线衍射仪分析了玻璃的内部微观结构.研究表明,随着卤素I元素的增加,可见/近红外吸收光谱的短波截止边持续发生蓝移,光学带隙持续增大,从近红外的1μm一直到远红外波长25μm都保持透光性;Ge20Te65I15玻璃的转变温度最大,在138℃附近,其红外透过率最高,达到50%.

微波段左手材料光子晶体带隙特性研究

利用电磁理论和传输矩阵法仿真得到了在0.3~6.935GHz微波波段具有负折射率的左手材料,并分别对右手材料和左手材料构成的光子晶体带隙特点进行了分析.结果表明：右手材料光子晶体结构的带隙对周期数变化不敏感,而对层厚度比、入射角度变化敏感;左手材料光子晶体带隙随层厚度比的增大,带隙位置出现蓝移,随着入射角度的增大,TM波主带隙的上带边会出现红移,而TE波带隙特性对入射角度变化不敏感.研究结果对微波技术中全方位反射器等器件的设计有一定的参考意义.

ZnO光子晶体的制备及其光子带隙特性研究

利用重力场下的自组装,将单分散的ZnO胶体颗粒悬浮液自组装为三维光子晶体。通过扫描电镜图谱、透射光谱对制得的ZnO光子晶体进行了表征。结果表明,这种方法可得到排列有序的光子晶体,并且改变反应条件可以控制ZnO胶体球的尺寸。制得的样品有较宽的光子禁带,且禁带波长位置随胶体球粒径的减小和前处理温度的降低而蓝移。当入射光角度逐渐增大时,禁带中心位置有规律地向短波长方向移动。

电沉积掺铝氧化锌纳米柱的光学带隙蓝移与斯托克斯位移

使用电沉积方法在溶解有Zn(NO3)2、NH4NO3、Al(NO3)3的水溶液中制备出Al掺杂的ZnO纳米柱阵列。电解液中添加的NH4NO3抑制了添加Al(NO3)3导致的层状纳米结构的生长,可得到高质量的ZnO纳米柱阵列。通过控制电解液中Al(NO3)3的浓度可操控所制备的ZnO纳米柱阵列的直径、密度、间距和Al/Zn的重量比。Al掺杂引起ZnO纳米柱内部载流子浓度增加,在布尔斯坦-莫斯效应作用下,纳米柱的光学带隙蓝移至3.64~3.65 eV。ZnO纳米柱内部的非辐射复合导致其近带边发射产生215~225 meV的斯托克斯位移。

线阵碲镉汞探测器致损单元反常响应机理研究

用1 064nm皮秒脉冲激光辐照PV型线阵HgCdTe探测器,随着激光能量的增大,探测单元出现了不同程度的损伤,发现了致损单元的反常响应现象,致损单元响区蓝移,对波长为1 064nm的光响应灵敏度明显增强。结果表明:受损单元p型碲镉汞层出现汞析出现象后,受损光敏元碲镉汞材料组分和载流子浓度发生变化,pn结耗尽层宽度的变化导致pn结等效电阻变化,这是导致芯片损伤单元出现反常响应的主要因素。研究发现受损光敏元随着碲镉汞材料组分增大,碲镉汞材料能带禁带宽度增大,使探测器响区出现蓝移现象,这是损伤单元对波长为1 064nm激光响应更加灵敏的主要原因。

硝酸铟诱导的电沉积氧化锌纳米柱光学性质裁剪

为在新型太阳能电池等光电器件中应用ZnO纳米结构,需要对ZnO纳米结构阵列的几何形貌及光电物理性质进行裁剪与操控。采用电化学沉积路线制备ZnO纳米柱阵列,In(NO3)3与NH4NO3两种盐类被溶入在传统Zn(NO3)2主电解液中。对ZnO纳米柱阵列进行扫描电子显微镜、透射反射光谱、光致发光光谱测试,分析其形貌与光电物理性质。随着引入的In(NO3)3浓度的增加,ZnO纳米柱阵列的平均直径随之由57 nm减小至30 nm。同时ZnO纳米柱的阵列密度也可降低,进而增大纳米柱间距至41 nm。由于新的盐类的引入,ZnO纳米柱的光学带隙由3.46 eV蓝移至3.55 eV。随着电解液中In(NO3)3的增加,ZnO纳米柱的斯托克斯位移由198 meV减小至154 meV,ZnO纳米柱中的非辐射复合可以得到一定程度的抑制。通过在主电解液中引入In(NO3)3与NH4NO3两种盐类,可对ZnO纳米柱的直径、密度、间距、透射反射率、光学带隙、近带边发射与非辐射复合进行操控与裁剪。

离子注入结合无杂质空位诱导量子阱混合的研究

离子注入诱导无序（IICD）和无杂质空住扩散（IFVD）方法是在同一基片上生长量子阱以后再导致部分区域量子阱混合（QWI）的重要方法。本文采用磷离子注入（注入能量为160keV，剂量分别为1×10^11，1×10^12，1×10^13，3×10^13，7×10^14ion／cm^2）和用无杂质空位扩散（PECVD 200nm SiO2电介质膜）相结合的方法来实现InGaAsP／InP多量子阱的混合（高纯氮保护下进行快速热退火，退火温度为780℃，退火时间为30s）。同时，和相同条件下纯磷离子注入诱导混和结果进行了比较。试验发现，先用PECVD镀200nm的SiO2电介质膜再进行磷离子注入的方法造成的带隙蓝移值比在同样条件下纯离子注入方法小，而先进行磷离子注入在用覆盖200nm的SiO2电介质膜造成的带隙蓝移值比在同样条件下纯离子注入方法稍大。说明，离子注入造成的缺陷比介质膜SiO2中的缺陷多。带隙兰移主要由离子注入引起。但用两种方法结合时，SiO2中的缺陷也起到促进作用。

溶胶凝胶法制备LiTaO3薄膜

用溶胶凝胶法在FTO导电玻璃基片上沉积LiTaO3薄膜,采用TG-DTA、SEM、XRD、UV-Vis光谱法分析薄膜的表面形貌、结晶性能和光学性能。结果表明,650°C下退火的薄膜具有在(006)晶向上强烈的择优取向性,表面形貌均匀致密,薄膜裂纹减少,杂质LiTa3O8峰的半高峰宽和光学带隙Eg明显受到薄膜结晶性能的影响,光学带隙值Eg随着杂质LiTa3O8半高峰宽的降低而增加,LiTaO3薄膜的光学带隙Eg蓝移从3.87 eV增加到3.91 eV。

电沉积氧化锌纳米柱的带隙和近带边发射蓝移

用电化学沉积方法制备了ZnO纳米柱阵列。在Zn(NO3)2基础电解液中加入新电解质并引入NH4NO3和Ga(NO3)3,实现了对ZnO纳米柱阵列的带隙、近带边发射、斯托克斯位移、直径、密度等物理性质的设计和裁剪。可在63~77 nm操控纳米柱的直径。增加电解液中的Ga(NO3)3浓度,阵列的密度可降低到7.0×109/cm2。新加入电解液中的盐类使ZnO纳米柱的带隙蓝移~50 meV并使光致发光图谱中的近带边发射蓝移53~73 meV以及斯托克斯位移蓝移23 meV,表明可对其非辐射复合进行抑制设计和裁剪。