准分子激光全固态脉冲电源设计与实验研究

针对脉冲能量5～8mJ的ArF准分子激光器，设计了基于可控硅开关结合三级磁脉冲压缩开关的全固态脉冲电源，采用园产可控硅和磁开关材料，获得了上升时间约150EIS，电压10～14kV，传递能量0．35～0．68j的激励脉冲，并实现了对准分子激光器快放电激励。三级磁开关总效率35％，分析表明磁开关损耗较大主要原因为电容能量转移不充分、导线铜损及磁芯材料铁损较大，并提出了相应改进办法。

基于有机金属卤化物钙钛矿材料的全固态太阳能电池研究进展

作为太阳能电池的光吸收剂,有机金属卤化物钙钛矿材料不仅具有高效的光吸收能力和载流子迁移率,还具有独特的双极性特征,能同时传输电子和空穴,使其成为优异的光伏材料,掀起了基于钙钛矿材料太阳能电池的研究热潮。介绍了近几年来基于有机金属卤化物钙钛矿材料的全固态太阳能电池的发展情况,总结了有机金属卤化物钙钛矿材料的结构和特性,对目前几类典型的钙钛矿太阳能电池进行了讨论,并展望了全固态钙钛矿太阳能电池的产业化应用前景。

准分子激光在液芯光纤中传输特性的实验研究

液芯光纤作为一种新型的光能量传输媒介,有诸多显著的优点,着重介绍了液芯光纤相对于传统固体传光光纤束的优势。为了液芯光纤在紫外波段激光传输上的应用,对波长为308 nm和248 nm两种准分子紫外激光在液芯光纤中传输的能量透过率进行了实验研究,分析了单脉冲能量(1～5mJ)、光波长(248 nm/308 nm)、平均功率(2～20 mW)等激光参数变化对准分子激光在液芯光纤中传输特性的影响,为液芯光纤应用于准分子激光传输提供了实验依据。

MOPA光纤激光器放大级自激振荡实验研究

在高功率主振荡功率放大激光器(MOPA)中,放大的自发辐射(ASE)及其引起的自激振荡对激光器输出光特性有显著影响。理论分析了自激振荡与光纤端面反射率的关系。基于自行设计的MOPA光纤激光器系统,实验研究了自激振荡与增益光纤长度、抽运光功率和信号光功率之间的关系,并根据实验结果归纳出MOPA光纤激光器的输出特性曲线。结果表明放大级的放大倍数介于10~15之间时,输出光谱中自激振荡光所占的比例最小。实验结果为优化MOPA光纤放大器、提高输出激光的信噪比提供了一定参考。

308nm准分子激光剥离聚酰亚胺薄膜实验研究

为了研究聚酰亚胺薄膜在308nm准分子激光下的剥离效果,采用实验研究的方法,分别探究了激光能量密度、光斑重叠率、脉冲频率、衬底温度对激光剥离效果的影响,并结合显微镜观察剥离后的衬底和薄膜形貌。结果表明,激光剥离能量阈值约为160mJ/cm 2,在激光能量密度为180mJ/cm 2~190mJ/cm 2左右、光斑重叠率为68.33%时,剥离效果较好;提高衬底温度有利于激光剥离过程。该研究对聚酰亚胺薄膜在柔性电子领域的工业化应用具有一定意义。

MgO-TiO_(2)二元系熔体结构的原位超高温拉曼光谱研究

利用激光加热超高温气动悬浮熔体和皮秒拉曼光谱测试技术耦合,有效抑制超高温黑体辐射对拉曼光谱的影响,获得了高信噪比的二元镁钛酸盐系列熔体拉曼光谱。定量分析了熔体中团簇结构的分布及其随组分浓度的变化规律。定量分析表明:MgO-TiO_(2)二元系熔体中存在H_(0)、Q_(0)、Q_(1)、Q_(2)和Q_(3)微结构单元,且随TiO_(2)浓度的增加,熔体中四配位TiO_(4)四面体逐渐向六配位TiO_(6)八面体转变。

气动悬浮无容器激光加热技术的应用:MgTi_(2)O_(5)晶体及其熔体微结构的原位超高温拉曼光谱研究

搭建气体动力学悬浮无容器激光加热装置耦合皮秒级时间门控拉曼光谱仪,突破常规加热法的温度与坩埚材料的限制的同时,依靠皮秒级脉冲激光极短的测量周期大幅度屏蔽高温极端条件下黑体辐射对拉曼信号的干扰。并利用该平台首次原位测定了高熔点MgTi_(2)O_(5)超高温下(1903、1953和2003 K)的高信噪比熔体拉曼光谱。并通过耦合三代增强型电荷耦合探测器(ICCD)与纳秒级脉冲激光实现测定MgTi_(2)O_(5)晶体样品室温(RT)到1673 K的完整温度范围的原位拉曼光谱。在RT升至1953 K的升温过程中晶体的拉曼光谱出现展宽和红移现象,相对强度降低,当温度升高到熔体(2003 K)成为单一宽泛的包络线,表明此时晶体的长程有序的结构已经被破坏,体系内微结构发生本质改变。运用密度泛函理论(DFT)计算其常温拉曼光谱,比照实验光谱,对主要振动模式进行了归属分析,拉曼光谱位移低于350 cm^(-1)的低波数区的振动主要归属于晶体的晶格振动,中波数区域485 cm^(-1)的振动峰为Ti—O—Ti弯曲振动,主要特征峰648 cm^(-1)处为TiO_(6)八面体内O—Ti伸缩振动;787 cm^(-1)处为TiO_(6)八面体内O—Ti—O的弯曲振动。对熔体结构运用量子化学从头计算法,模拟了系列团簇模型的拉曼光谱,获得了特征振动模式的波数和散射截面,实验拉曼光谱采用散射截面校正后,解谱并定量分析了熔体中团簇结构的分布。定量分析显示,MgTi_(2)O_(5)晶体熔化后,存在TiO_(4)四面体构型(不同构型的Q_(i)相对摩尔分数分别为54.6%Q_(0)、20.1%Q_(1)、5.0%Q_(2)、4.8%Q_(3),Q_(i)为不同桥氧数i的钛氧四面体)和TiO_(6)八面体构型(H_(0)的相对摩尔分数为14.8%,H_(0)为孤立的六配位钛氧八面体)。Ti^(4+)主要以孤立四面体结构Q_(0)、二聚体结构Q_(1)四配位形式存在,少部分以孤立的钛氧八面体H_(0)六配位的形式存在。结果表明:MgTi_(2)O_(5)熔体成分中占较大比例的孤立结构,破坏了体系网络连接性,抑制了玻璃形成能力,因此该高温熔体不具备形成玻璃的条件。在升温过程中MgTi_(2)O_(5)晶体的拉曼光谱显示无相变发生;熔融过程中,晶体微结构中的Ti—O多面体结构由单一TiO_(6)型转变为TiO_(4)与TiO_(6)型共存。

CaO-Al_(2)O_(3)二元系晶体和玻璃的拉曼光谱研究

实验测定了CaO-Al_(2)O_(3)二元系中晶体和玻璃的拉曼光谱,并利用密度泛函理论(DFT)计算了CaAl_(4)O_(7)晶体的拉曼光谱活性振动波数和散射活性。结果表明CaAl_(4)O_(7)的中波数区(400~700 cm^(-1))对应Al-O_(b)-Al的弯曲振动,高波数区(700~1000 cm^(-1))则对应Al-O_(nb)的伸缩振动。采用激光悬浮加热装置制备了一系列玻璃样品,对其进行拉曼光谱研究发现,550和780 cm^(-1)附近观察到两个明显的特征峰,分别对应Al-O_(b)-Al的弯曲振动和Al-O_(nb)的伸缩振动。随着CaO/Al_(2)O_(3)比例的增加,550 cm^(-1)特征峰发生蓝移,而780 cm^(-1)特征峰发生红移,表明复杂网络结构逐渐解聚。此外,随Al_(2)O_(3)含量增加,410 cm^(-1)附近出现微弱峰,说明高配位铝含量增加。

用于FBG刻写的小型准分子激光器实验研究

248 nm的KrF准分子激光是光纤布拉格光栅(FBG)的首选刻蚀光源。针对FBG的刻写要求,研制了一台小型化KrF准分子激光器,并进行了机械结构设计和改进。实验研究了充电电压、放电电容、工作气体配比和储气腔内的气体压力对输出激光能量和效率的影响,优化了激光器性能,输出的重复频率达200 Hz,单脉冲输出能量达16 mJ,能量不稳定度小于2%,输出窗口附近的近场光斑尺寸为6 mm×3 mm,最高输出效率为1.24%。用该激光器作为光源采用相位掩模法进行了FBG刻写的实验,效果良好。

Na_(2)O-K_(2)O-Al_(2)O_(3)三元系固体结构研究

制备了xNa_(2)O-(1-x)K_(2)O-Al_(2)O_(3)(x=0.33,0.50,0.66,1)三元系固体,实验利用拉曼光谱技术获得了xNa_(2)O-(1-x)K_(2)O-Al_(2)O_(3)三元系固体的常温拉曼光谱和升温拉曼光谱,使用CASTEP软件优化晶体结构和计算拉曼光谱,获得了xNa_(2)O-(1-x)K_(2)O-Al_(2)O_(3)三元系样品的常温拉曼光谱,结果表明低波数区(100~400 cm^(-1))的拉曼特征峰为Na—O键的振动。中波数区(400~700 cm^(-1))的拉曼特征峰为铝氧四面体中桥氧键的振动。高波数区(700~1000 cm^(-1))的拉曼特征峰为Al-O_(nb)的振动。对三元系样品的拉曼特征峰进行有效归属。获得了0.5Na_(2)O-0.5K_(2)O-Al_(2)O_(3)样品的升温拉曼光谱,分析了xNa_(2)O-(1-x)K_(2)O-Al_(2)O_(3)三元系固体常温到高温过程中发生的结构变化。

2.7～3μm稀土激光晶体研究进展

本文介绍了以稀土Er3+和Ho3+为激活离子,YAG,YAP,YLF,YSGG,GSGG为基质的2.7～3μm激光晶体的特点和应用背景,展示了其中一些晶体的吸收和荧光光谱,讨论了这些晶体的能级结构、光谱和激光特性及器件研究进展,并认为提高效率和激光输出功率以及获得新的特征波长是今后2.7～3μm激光晶体的主要发展方向。

溶胶凝胶法制备钼掺杂氧化锌薄膜及性质研究(英文)

利用溶胶凝胶法在Al_2O_3衬底上制备出了c轴择优取向的钼掺杂氧化锌(MZO)透明导电薄膜,研究了,钼的掺杂量(0～1 at%)对钼掺杂氧化锌薄膜光电性能的影响。研究结果表明:所制备的薄膜为六方纤锌矿型结构且表面平整、致密。通过高温真空退火,MZO薄膜的电阻率明显降低。且随着钼含量的增加,MZO薄膜的电阻率呈现出先减小后增大的趋势,当钼含量为0.4at%时,获得最小电阻率为0.13Ωcm。薄膜在近红外区域(800～2000 nm)的平均透过率大于85%,这可以有效地拓宽光电器件的光谱范围。

再加热双脉冲激光诱导等离子体的时空演变特性研究

为了研究再加热双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)对信号的增强机制,分别采用单脉冲LIBS和再加热双脉冲LIBS两种方式烧蚀合金钢样品产生等离子体,利用高分辨率的中阶梯光栅光谱仪采集等离子体发射光谱信号,同时用快速成像ICCD相机观测等离子体形态的变化,研究了两种烧蚀方式下等离子体的时空演变特性。通过比较两种烧蚀方式下等离子体产生初期光谱信号和图像的时间演变规律,发现再加热双脉冲LIBS提高了等离子体温度,且当信号采集延时等于再加热双脉冲的脉冲间隔时,等离子体温度的衰减速率发生变化;再加热双脉冲LIBS使等离子体图像强度增加,等离子体的中心区域高度和宽度分别增大了23.5%和15.1%。空间分布的研究结果表明,与单脉冲LIBS相比,当到样品表面的距离大于0.6mm时,等离子体中的FeⅡ和NⅠ谱线强度有较明显的增强,而FeⅠ谱线在空间不同位置处的增强程度都较小,局部区域有减小的现象;再加热双脉冲LIBS使等离子体温度增加了约2 000K,等离子体中产生了一个较大的高温区域。综合时空演变的实验结果说明再加热双脉冲对光谱信号增强的机制主要是由于第二束激光对第一束激光烧蚀样品产生的等离子体再次激发,使等离子体温度增加,进而引起等离子体辐射强度增加。

应用于极紫外光刻系统多层膜的研究进展

极紫外光刻是采用波长为13.5 nm的极紫外光作为光源,实现半导体集成电路工艺22 nm以及更窄线宽节点的主要候选光刻技术。性能优越稳定的多层膜技术是构建整个极紫外光刻系统的重要技术之一、从高反射率、波长匹配、控制面形以及稳定性和寿命方面总结了极紫外光刻系统中多层膜的性能要求和最新的研究进展,叙述了制备高性能多层膜的方法和沉积设备,讨论了多层膜制备技术存在的问题和发展的方向。

柔性染料敏化太阳电池光阳极的优化及叠层电池的初步研究

在前期对冷等静压制备柔性染料敏化太阳电池(DSC)研究的基础上,开展了浆料的优化及叠层DSC的研究。首先利用水热法处理由小颗粒P25调配的浆料,发现处理后浆料的稳定性及DSC的效率得到了大幅提高。在P25浆料中加入不同比例200 nm TiO2大颗粒提高光散射,当P25与200 nm TiO2比例为4:1时,DSC获得最高光电转换效率3.11%。在此基础上,尝试用N719和N749双层染料敏化,发现双层染料敏化后电池的效率介于N719和N749单独敏化的电池效率,这可能是由于光阳极变厚不利于电子传输以及染料相互接触影响染料纯度,光阳极厚度及电池结构有待于进一步优化。

非晶硅薄膜的准分子激光晶化研究

利用Kr F准分子激光器晶化非晶硅薄膜,研究了不同的激光能量密度和脉冲次数对非晶硅薄膜晶化效果的影响。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对晶化前后的样品的物相结构和表面形貌进行了表征和分析。实验结果表明,在激光频率为1 Hz的条件下,能量密度约为180 m J/cm2时,准分子激光退火处理实现了薄膜由非晶结构向多晶结构的转变;当大于晶化阈值180 m J/cm2小于能量密度230 m J/cm2时,随着激光能量密度增大,薄膜晶化效果越来越好;激光能量密度为230 m J/cm2时,晶化效果最好、晶粒尺寸最大,约60 nm,并且此时薄膜沿Si(111)面择优生长;脉冲次数50次以后对晶化的影响不大。

2.7μm激光晶体Yb,Er,Ho∶GSGG的生长与光谱性能研究

用提拉法成功生长出了Yb,Er,Ho∶GSGG晶体,对其光谱性能进行了研究。测量了晶体在320～3000 nm波段内的吸收光谱。用970 nm激光激发,测量了晶体的稳态和瞬态荧光光谱,拟合得到2.7～3μm激光上下能级寿命,用F-L公式计算了晶体的发射截面。与Er∶GSGG和Yb,Er∶GSGG晶体的光谱参数进行了比较,结果表明,Yb,Er,Ho∶GSGG是一种更适合LD泵浦,实现低阈值、高效率2.79μm激光输出的新型激光晶体。

Bi^(3+),Eu^(3+),Tb^(3+)掺杂Lu_3TaO_7的发光性能研究(英文)

采用固相反应法制备了Bi^(3+)、Eu^(3+)、Tb^(3+)掺杂的Lu_3TaO_7。测量了样品的X射线衍射谱、激发和发射光谱及荧光衰减曲线。三种离子掺杂的Lu_3TaO_7均呈现出强的荧光发射,其中Bi^(3+)具有峰位在431 nm处的一强发射宽带,衰减寿命为16.8μs,Eu^(3+)、Tb^(3+)则表现出稀土离子的特征锐发射峰,衰减寿命分别为1.26 ms和1.20 ms。因此,它们均是具有潜在应用前景的重闪烁体材料。

准分子激光微加工应用研究进展

准分子激光加工技术基于光化学机制.准分子激光具有波长短、重复频率高、单脉冲能量大、输出光斑大且能量分布均匀等特点,在精准和高效微加工领域有着独特的优势.准分子激光微加工可以减小热影响区(Heat affected zone, HAZ),有效避免产生裂纹等缺陷,在材料精细加工领域有很好的应用前景。介绍了准分子激光微加工的研究进展,及准分子激光微加工应用于微电子集成电路封装、微机电系统(Micro-electro-mechanical system, MEMS)材料加工和生物医疗等领域的研究结果,总结了准分子激光微加工技术的发展趋势。

LiB_3O_5晶体及其自助溶生长溶液的高温拉曼光谱研究

利用高温共焦激光显微拉曼光谱技术,研究了非线性光学晶体LiB_3O_5以及晶体自助溶生长溶液的高温微结构特征。通过对LiB_3O_5晶体高温拉曼光谱、Li_2O·4B_2O_3组分玻璃体常温拉曼光谱和Li_2O·4B_2O_3高温溶液拉曼光谱的分析表明:晶体、玻璃体中主要的结构单元为包含一个BO_4(O为桥氧)结构的硼氧六元环.随着温度的升高,该六元环中BO_4结构稳定性降低,发生硼氧四配位BO_4向三配位BO_3的转变。从而造成包含一个BO_4结构的硼氧六元环部分被破坏,Li_2O·4B_2O_3高温溶液中硼氧六元环基团B_3O_6相对浓度增高。Li_2O·4B_2O_3高温溶液这一微结构特征对形成LiB_3O_5晶体相是有利的。