AlGaN基PIN光电探测器的模型与模拟

在漂移扩散方程的基础上建立了AlGaNp-i-n光电探测器的物理模型,分析了多种结构AlGaNp-i-n光电探测器的光谱响应,并讨论了AlGaN/GaN异质结界面极化效应对太阳盲区p-GaN/i-Al0.33Ga0.67N/n-GaN倒置异质结结构p-i-n光电探测器(invertedheterostructurephotodetectors,IHPs)UV/Solar选择比(280nm与320nm响应度之比)的影响.结果表明:优化p层是提高器件光谱响应的有效途径;为获得较高的UV/Solar选择比,光伏模式(零偏压)为太阳盲区p-GaN/i-Al0.33Ga0.67N/n-GaNIHPs的最佳工作模式;在光伏模式下考虑极化效应影响时,Ga面p-GaN/i-Al0.33Ga0.67N/n-GaNIHPs器件的UV/Solar选择比可达750,与Tarsa等人报道的三个量级的实验结果基本一致.

SiC基的高性能紫外光电探测器

用宽禁带半导体n-4H-SiC和金属Au作肖特基接触,Ti,Ni,Ag合金作背底形成欧姆接触,研制出Au/n4H-SiC肖特基紫外探测器.测试分析了器件在高温高压下的光谱响应特性,响应范围在200～400nm之间,室温无偏压下,响应峰值在320nm,响应半宽为82nm.在高反压下(100V以上)探测器的光谱响应曲线出现了锐上升和锐截止,在260～380nm之间有非常平稳的光谱响应;在高温533K无偏压下,紫外响应特性仍然保持良好.

GaN基紫外光电探测器的材料制备及器件优化研究进展

紫外光在各领域应用广泛,制备高性能紫外光电探测器(UV PD)受到研究人员的重视。GaN作为宽禁带半导体材料,具有高电子迁移率、稳定的物理化学性质、高击穿电压、低暗电流和固有可见盲区的特点。GaN基UV PD具有制备工艺简单、体积小无需附加滤光系统、易于与其他材料集成等特点,表现出优异的紫外光探测性能。围绕GaN基UV PD,介绍了GaN材料在制备工艺上的研究进展;详细论述了常见结构GaN基UV PD最新结构的优化对器件性能的影响;介绍了基于表面声波、表面等离激元和场效应晶体管集成的新型GaN基UV PD;最后,对GaN基UV PD的发展趋势进行了展望。

紫外ICCD的辐射定标

为保证紫外探测所得数值结果的准确性并为电力电晕探测等应用提供直接的技术支持,对UV-ICCD的辐射定标技术进行了研究,以建立靶面输入辐照度和探测器数字化输出之间的响应特性关系。推导了辐射定标的原理,并基于标准氘灯对UV-ICCD探测器进行了辐射定标,其标准光源由美国国家标准和技术研究所(NIST)标定,不确定度为5%。在固定积分时间和固定MCP增益情况下,实验标定了UV-ICCD探测器的响应以及UV-ICCD探测器响应与MCP增益之间的关系。初步的定标数据显示,UV-ICCD探测器的响应是线性的,MCP增益与输出图像的平均灰度值成正比。最后,对影响定标结果不确定度的来源进行了分析,结果表明,辐射定标的最大不确定度约为7.94%,满足<10%的定标要求。

紫外ICCD的线性测量

以辐射度学为理论基础,研究了紫外ICCD(UV-ICCD)的线性测量技术,提出了比较测量方法。参考探测器的光纤端面和UV-ICCD的光敏面置于同一截面内,首先使用线性参考探测器测量辐照度的衰减变化,然后将被测UV-ICCD置于辐照度场中心,记录不同辐照度下UV-ICCD的输出。最后,直线拟合给出UV-ICCD的灰度输出与输入辐照度关系曲线。参考探测器线性度的好坏直接决定线性测量的精度。为此,采用了非线性度不高于0.2%的科研级光谱仪。测量装置主要由标准氘灯、光学衰减器、积分球、参考探测器、电移台和计算机等组成,测量过程由计算机配套专用软件进行自动控制。实验结果表明,所测UV-ICCD的非线性度不高于3%,比较法测量的不确定度小于5%。

基于ICCD的高压电晕放电紫外光谱检测

对高压电器局部自持放电的光强谱系的强度分布进行了分析,建立了高压电晕放电紫外光谱特征谱线下光强与探测距离的关系,并采用紫外光谱功率法对高压电气设备的电晕放电进行了实验研究。实验系统包括针极放电装置及ICCD探测器,通过光纤传输对日盲区紫外光谱进行探测。试验中调整光纤探头位置,分别改变光纤探头垂直距离和光纤探头距中心点左右偏移距离,采集相应的紫外光谱,并对波长为262.773 nm、265.456 nm和274.435 nm处的光谱强度与偏移位置之间的关系进行数据拟合,拟合后的指数函数形式与理论分析相吻合。对采集的紫外光谱数据采用Burg递推算法进行功率谱估计,发现大约350 Hz的功率谱密度可作为特征参量,表明了对电晕放电点识别的可行性。

基于LabVIEW的紫外ICCD相对光谱响应测试

针对传统测试方法自动化程度低、操作复杂的不足,设计了一套基于虚拟仪器的全自动紫外ICCD相对光谱响应测试系统.该系统以高灵敏度的科研级光谱仪QE65000作为参考探测器,以LabVIEW为软件开发平台,将紫外ICCD图像采集、QE65000数据采集、单色仪控制、位移台控制、试验结果记录和处理等功能融为一体,实现了基于直接比较法的215～400 nm光谱范围的紫外ICCD相对光谱响应的全自动化测量,测量最大不确定度为5.45％.利用该系统对国内、国外ICCD进行了对比测试,为紫外ICCD探测器的甄选、参数性能评价提供了重要参考,也为国内ICCD的改进优化提供了指导.实验证明,该测试系统操作简单、运行稳定、自动化程度高,极大地提高了测试效率.

溢油荧光光谱探测系统不同增益下的光谱定标

提出了一种采用氘灯、卤钨灯双标准光源对溢油荧光光谱探测系统进行光谱辐照度定标的方法,并使用光纤耦合余弦校准器对光谱仪的定标数据做了余弦校正。用于紫外-可见光波段溢油紫外光诱导荧光光谱的探测,解决了卤钨灯在(250—400)nm波段辐射强度弱和大多数光谱仪器在紫外波段响应较差而导致的定标困难问题。对增强型CCD不同的增益情况下分别进行了光谱仪辐射定标,分析了光谱探测信噪比对定标系数与增益之间的线性关系的影响。为荧光光谱探测的自动增益控制系统提供了有效的参考数据。使用定标后的光谱仪获取了柴油和润滑油经宽谱段紫外灯激发的诱导荧光光谱,其紫外光诱导荧光在360 nm处附近存在响应峰值,可以用于水面溢油监测。

ICCD耦合装校系统在装备测量系统的应用研究

像增强型ICCD作为一种微光探测器,对紫外探测的研究和发展有着十分重要的意义,紫外探测技术在导弹预警系统中得到广泛的应用,为现代装备的精密测量技术提供一个准确的参考和标准。通过调整三维调整机构和精密导轨,改变光锥CCD组件的光敏面与像增强器的荧光屏微通道板之间的距离,并通过图像采集系统,实时观察光锥CCD采集的图像,当图像达到最佳时,精确地测量出相对距离,以便给后续的迅速、准确的安装调试提供参考数据。同时,测力装置也为像增强器与待测光锥CCD的可靠耦合提供了保证。详细阐述了系统机械部分的详细设计原理。

利用ICCD定位宇宙线来测量探测器时间分辨的方法研究

本研究采用双层150 mm×150 mm闪烁条阵列定位宇宙线的入射和出射位置.阵列信号光使用波移光纤吸收传输,在ICCD相机前插入前置像增强器,使信号光延迟大于200 ns,使ICCD可以由外部高速触发信号控制,有效记录随机触发事例.该宇宙线定位系统可以同时多点密集测量通用探测器测试平台的时间分辨和闪烁光的渡越时间.该新方法与传统时间分辨测量方法相比提高了30倍以上的效率.实验结果显示:时间探测器的时间分辨好于200 ps,满足通用探测器测试平台的设计要求.

基于ICCD的高分辨率汤姆逊散射系统分析

本文介绍了一套针对EAST托卡马克上的高分辨汤姆逊散射诊断系统(简称TVTS)。设计采用了Littrow型平面光栅谱仪和带三代的像增强器的ICCD相机,同时测量整个等离子体中心弦的电子温度和密度。本文概述了该系统的意义和原理,分析了系统各部分的设计方案并对系统性能进行了估算。可测的电子温度范围和电子密度范围分别是250ev～2kev和2×1019m-3～5×1019m-3,空间分辨率为10mm,时间分辨率约为几个毫秒。

界面电偶极子对GaN/AlGaN/GaN光电探测器紫外/太阳光选择比的影响

在GaN/AlGaN/GaN倒置异质结光电二极管(IHP)中,存在于AlGaN/GaN异质结界面处强烈的极化效应对器件的紫外/太阳光(UV/Solar)选择比产生了重要的影响.将极化效应总的影响分为两部分:电偶极子和极化项,在建立的GaN/AlGaN/GaN结构IHP模型的基础上,对电偶极子对器件UV/Solar选择比的影响进行了分析.分析结果表明,只有在考虑电偶极子的影响时,光电探测器的UV/Solar选择比在103数量级左右,与实验结果符合较好.因此,在IHP中必须考虑电偶极子的影响.

槲皮素与Cu^(2+)反应形成配合物的紫外-可见吸收光谱法研究

采用带有快门的增强型瞬态光谱探测系统ICCD,实时拍摄了槲皮素在中性和酸性条件下与Cu2+反应形成配合物的紫外-可见吸收光谱。光谱每幅曝光时间为0.1 ms,Cu2+与槲皮素的摩尔比分别为0.2,0.5,1.0,2.0,5.0和10.0。实验结果表明不同摩尔比的反应物在其他条件相同时吸收光谱带的变化是相似的,但摩尔比越大反应时间越短;在中性和酸性条件下形成配合物的反应过程不一样,在中性条件下有吸收峰值为428 nm的反应中间产物出现,而在酸性条件下则直接反应生成最终产物,但它们的最终产物都只有一个吸收峰值为296 nm的吸收带;反应物暴露在空气中和隔离空气的反应过程没有差别。文章首次观测到槲皮素与Cu2+反应形成配合物有中间产物出现,且最终产物的吸收峰值为296 nm。结果为研究槲皮素-Cu2+配合物的形成机理提供了实验依据。

紫外成像告警系统信噪比的研究

对紫外告警系统成像子系统的信噪比进行了研究与分析,应用一种新的根据ICCD紫外成像系统采集的图像进行计算信噪比的方法,该方法解决了常用信噪比测试方法中待测参数多,采用测试仪器多,带来的误差较大等问题。根据该方法所搭建的实验系统不仅实现了数据的快速处理,还使观察者能够直观地看到被测目标的动态图像,同时也可以利用该方法系统地分析紫外告警成像子系统的不同情况下的噪声的特性。

槲皮素与Cu^(2+)和Al^(3+)配位反应的紫外可见吸收光谱法研究

采用带有快门的增强型瞬态光谱探测系统ICCD,实时拍摄了槲皮素与Cu2+和Al3+配位反应的紫外-可见吸收光谱。结果显示,Cu2+和Al3+与槲皮素配合,在中性条件下都有吸收峰为428 nm左右的中间产物产生,最终产物都在300 nm左右有稳定的吸收峰;而酸性条件下则直接生成吸收峰为300 nm左右的最终产物。虽然Cu2+和Al3+是不同的金属离子,但在相同的酸性或中性条件下,它们与槲皮素的配合过程却是相似的,只是完成反应所需要的时间不同。本文结果为进一步研究槲皮素与金属离子配合的机理提供了实验依据。

基于单片机的智能点火控制系统设计

本文设计了冶金轧钢退火炉、环形炉、罩式炉安全快速智能点火控制装置。智能点火控制装置由单片机控制硬件控制逻辑,再由硬件控制逻辑控制打火、开关阀等动作,当出现报警而单片机未能给出报警信号给硬件控制逻辑时,硬件控制逻辑会在一定时间后自行报警。本装置在工作时,UV探测器对火焰实时检测,一旦无火焰信号会及时传输给单片机和硬件控制逻辑。正是由于实时检测和双重保护使得整个点火控制装备在使用的时候更可靠更安全。另外本装置还可以通过修改软件运用在不同的生产工艺上,具有很强的可移植性。

4×44H-SiC紫外雪崩光电二极管阵列

碳化硅(SiC)雪崩光电二极管(APD)固态紫外(UV)探测器在很多领域具有重要的潜在应用价值。针对4H-SiC APD阵列目前面临的像元良率较低和击穿电压一致性差等问题,基于吸收电荷倍增分离结构,设计制备了一款4×4的4H-SiC APD阵列芯片,并对其紫外探测性能和阵列像元的一致性进行了测试与分析。结果显示,所制备的4×4 4H-SiC APD阵列不但具有较大的像元面积,而且具有较好的紫外探测性能、较高的像元良率和较好的击穿电压一致性。室温下,像元的雪崩增益高达10~5以上,单位增益最大外量子效率为70%,阵列中16个像元均实现雪崩硬击穿,像元良率达到100%,击穿电压保持高度一致,均为157.2 V,在95%击穿电压时像元的暗电流全部小于1 nA。4H-SiC APD阵列性能的提高将为4H-SiC APD在紫外成像领域的应用奠定基础。

微光遥感成像技术在作战中的应用

本文首先介绍了微光遥感技术的相关概念,其次分析了微光遥感成像技术的发展概况,最后对微光遥感探测器性能进行比较,得出了ICCD其具有一系列突出优点,如动态范围相对较大、噪声比较低、灵敏度高等优点。

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中国大陆开发出第一支近UV激光二极管

Aixtron AG公司宣布中科院北京半导体研究所采用一台Thomas插口式致密耦合喷头MOCVD生长炉开发出第一支近紫外(UV)激光二极管。二年前,中科院北京半导体研究所安装了这台MOCVD生长炉。这台3×2 GaN/蓝宝石和1×4 GaN/Si MOCVD生长炉最初是用于开发短波长激光二极管和紫外光电探测器器件的。