在红外物理前沿领域工作的科学家——访中科院红外物理国家实验室褚君浩副研究员

几个月前,我在文汇大厦的一次座谈会上结识了中科院上海技术物理所的一位中年科学家——中科院红外物理国家实验室副主任褚君浩副研究员。那天,褚先生递上的一张名片赫然令我心动:中科院红外物理国家实验室……。作为跨越固体物理及光学两大学科的交叉科学,红外物理是近20年来蓬勃发展的物理分支学科,它和军事、工业、农业、航空遥感、卫星空间遥感等领域关系密切。去年爆发的海湾战争将红外探测器、夜视仪等一批科技新词推向寻常百姓,这些都促使我去了解褚先生及其实验室的工作,于是就有了相隔数月之后的这次采访。和褚先生一番交谈后我得知,褚先生近10年来主要从事碲镉汞(红外探测器的一种最主要材料)研究。     

光伏双色GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器

GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器是基于量子阱导带内子能带间或子能带到扩展态间的光电子跃迁对红外辐射的吸收特性而研制成的新型红外探测器.它具有响应速度快(皮秒量级)、量子效率高、波长和带宽可调、热稳定性好、抗辐射能力强等特点,有利于制成大面积焦平面列阵红外探测器.近年来为了充分利用GaAs/AlGaAs量子阱材料的特点和优势,研究和探索新结构新器件的工作一直不断,其中光伏和双色红外探测器具有重要价值.光伏型探测器与信号处理电路易于集成,结构简单,功耗小,工作温度也较高,因而有利于发展焦平面列阵技术;3～5μm和8～12μm两个波段是重要的大气传输窗口,能同时工作在此波段的双色器件在军事、民用上有着特殊应用前景.本文的工作就是试图在理论上提出一种集光伏双色于一体的量子阱红外探测器结构.1 器件设计理论最近,AT＆T Bell实验室Capasso小组证实,在量子阱层中,波函数的局域化也可以发生在大于势垒高度的连续态中.在主量子阱结构两旁的垒区中引入方势阱叠层,这些方势阱称作Bragg反射阱,由于Bragg方势阱宽度接近主量子阱连续态电子de Broglie波长的1/4,故反射相干作用可使主量子阱区的连续激发态密度集中于某些能量处,从而增加基态到这些准束缚态的跃迁振子强度,这对于实现器件光电吸收     

气象卫星最小的“千里眼”是怎样炼成的?——风云四号A星多通道扫描成像辐射计红外探测器芯片研制回顾

风云四号(FY-4)是中国新一代静止轨道(GEO)定量遥感气象卫星。多通道扫描成像辐射计作为FY-4上的主要载荷之一,被赞誉为风云四号的"千里眼"。它是迄今为止中国静止轨道卫星最先进的扫描辐射计,这与多通道扫描成像辐射计的核心部件——红外探测器研制水平的大幅提升是密不可分的。与现在正在运行的风云二号(FY-2)相比,风云四号的红外探测器实现了跨越式的发展:红外通道的数量从4个增加到了8个;探测器的波长已经延伸到了13.8μm;芯片的光敏元数量更是从单元发展到多元线列;每个光敏元尺寸只有56μm×56μm,是迄今为止中国研制的气象卫星中红外探测器光敏元尺寸最小的。这使得风云四号扫描成像辐射计红外探测器的研制遇到了许多前所未有的问题和困难,比如中短波光伏(PV)探测器的光敏面限制问题、水汽光导(PC)探测器的有效视场偏窄问题和长波光导探测器的高性能、高要求问题。本文介绍了中国气象卫星中最小的"千里眼"——风云四号多通道扫描成像辐射计碲镉汞红外探测器芯片的研制过程和关键技术。     

超导红外单光子探测器

设计并制备了一套基于超导NbN薄膜材料的红外单光子探测器, 以及其相应的检测电路和光路系统等, 并将该探测系统应用于波长为1550 nm的光子探测. 通过实验和计算分析了该器件的动态电感、光响应、暗计数、脉冲重复速率和量子效率等参数. 分析表明, 该探测系统可用于红外单光子计数, 具有暗计数低、重复速率快等特点, 在众多邻域具有重要的应用前景.     

一种新的热释电晶体——ATGSAs的生长和性质

一、引言 硫酸甘氨酸[(NH_2CH_2COOH)_3·H_2SO_4,简称TGS]是一种优良的铁电晶体,它具有高的热释电系数和低的介电常数,而且易培育出高光学质量的大晶体,它是制造室温下应用的红外摄象管和红外探测器的良好材料。多年来,不少人对TGS晶体进行了广泛的研究,为了克服TGS晶体的缺点,人们通过氘化掺杂和离子取代研制出了ATGS,DTGS,TGFB等     

8—12μm GaAs量子阱红外探测器及其线阵列

由于量子尺寸受限效应和超周期性的存在,超晶格量子阱的导带中形成了量子化的子能带.这些子能带可以由控制垒宽、垒高和阱宽,以及由设计阱的形状而得到剪裁,使导带中子能带间光跃迁的红外共振吸收峰在相当宽的范围得到调节.所谓量子阱红外探测器,就是利用半导体超晶格量子阱材料子带间光跃迁的红外吸收特性研制而成的一种新颖、快速、高灵敏     

太赫兹光热电探测方法研究进展

太赫兹波拥有独特的物理特性,在安检成像、通信、无损检测和生物医学等许多领域具有广阔的应用前景.在太赫兹探测系统中,太赫兹探测器是直接影响系统性能的核心器件之一.目前,室温太赫兹探测方法主要分为电子学方法和光热探测方法两类.受制于器件的截止频率,电子学方法难以应用于中高频段太赫兹探测;受制于器件较慢的响应速度,光热效应方法通常难以应用于高速太赫兹探测.光热电探测方法是最近十几年发展的光探测方法, 2014年之后成为太赫兹探测领域的研究热点.相较于电子学方法和传统的光热探测方法,光热电探测方法具有大带宽、零偏压、高速、室温工作等明显优势,非常具有竞争力.本文综述了太赫兹光热电探测技术的最新研究进展,阐述了光热电效应的基本原理和光热电太赫兹探测器的主要性能参数,在此基础上分析总结了太赫兹光热电探测器主要实现方法和研究现状,并对其未来发展方向进行了展望.     

太赫兹:又一场"前沿革命"——该技术"空白领域"渐成热闪,将极大地改变人类生活

9月18日,包括诺贝尔奖得主在内的500多位国内外红外、太赫兹及其毫米波领域的知名专家将聚会上海,参加由中科院上海技术物理研究所、东南大学、上海市对外文协等单位主办的IRMMW-THz 2006红外、毫米波与太赫兹电子学国际会议.     

IRMMW—THz2006红外、毫米波与太赫兹电子学国际会议在沪召开

2006年9月18目-9月22日，由中科院上海技术物理研究所、东南大学、上海市对外文化交流协会等单位主办的IRMMW—THz2006红外、毫米波与太赫兹电子学国际会议在沪召开．来自美国，英国、德国、日本，中国等28个国家500多位专家学者参加了会议，在为期五天的会议上，与会专家学者就微波和亚微波的雷达以及通讯，超高速微波数字器件，自由电子激光器和同步加速器辐射等议题进行了广泛交流。     

人体手臂部几个穴位与非穴位区红外辐射光谱特征

用红外光谱检测装置记录到7名成人志愿者内关，劳宫和合穴等穴位区与其两侧旁开对照点红外光谱共63条，从中发现：人体红外辐射强度的个体差异以及穴位与非穴位区的红外辐射强度的差别都较大，但频谱特性的差异却不大，这表明人体红外辐射具有相同的生物物理学基础；在4－14um段，人体辐射与黑体辐射差别不大，而在4和14um波段人体辐射与黑体辐射差别较大，这表明人体表面除了主要的热致红外辐射还存在其他原因的红外辐射。     

从红外物理国家重点实验室看红外物理的发展

从红外物理国家重点实验室看红外物理的发展陆卫（中国科学院上海技术物理研究所，红外物理国家重点实验室）中国科学院红外物理国家重点实验室．位于上海中山北一路４２０号，它的依托单位是中国科学院上海技术物理研究所。它的前身是中国科学院红外物理开放实验室，成立...     

半导体二维电子气研究新进展——长波红外辐射的探测

一种新型的红外探测器——超晶格量子阱红外探测器,正在有力地敲着半导体世界的大门。     

红外光谱谱图压缩-重建的新方法

介绍一种基于“分析＝综合”编码算法来实现高分辨率数值化红外光谱全谱压缩和重建的方法，对１０万红红外谱图中随机抽际的５０５张数值化红外全谱谱图逐个进行压缩－重建实验，压缩比达１２．７：１，重建的谱图失真率很小，本方法可以根据需要来选定图形其及其数目，在保证重建失真的前提下，可使所需要压缩谱图具有相等的数据量、压缩后的代码安全不再具有原数字谱图的坐标意义，必须经过特定方式处理才能恢复再现原谱图，因此也     

对月球两极的重新认知

10年前，美国多镜面望远镜主管费思·维拉斯（Faith Vilas）曾为月球所困扰：通过仔细分析来自“伽利略”木星探测器的数据，她看到月球照片中出现了一些奇怪的信号。当她在红外波段下观察时，发现月球南极附近存在着一些斑点；而对小行星的探测也曾出现过这样的信号。该信号是否与羟基物质的存在有着某种联系？羟基物质是一种矿物，     

一位风华正茂的红外物理学教授──访上海十佳科技启明星陆卫研究员

一位风华正茂的红外物理学教授──访上海十佳科技启明星陆卫研究员在上海的诸多“启明星”中，陆卫是具有典型特征的：年方而立．已具有博士、研究员资历．他还是１９９４年中科院青年科学家二等奖获得者，上海市９４年十大杰出青年。初知陆卫，是通过一系列传媒的报道，...     

非对称异质结型量子阱光伏探测器

报道了中心波长为9.0和8.8 (m的两个GaAs/AlGaAs多量子阱光伏红外探测器, 其特点是在GaAs/AlGaAs量子阱结构中引入薄的AlAs非对称高势垒层. 这种结构不仅具有光伏效应, 并且显示高的探测率和宽的响应谱. 在77 K和零偏压条件下, 其峰值探测率分别为6.7×109和7.6× 109 cm·Hz1/2/W, 响应带宽 △λ 分别是2.7和3.2 μm.     

用红外谱研究PTFE/石墨共混时的相互作用

近年来,随着红外光谱技术的发展,利用红外技术对固体表面进行研究已成为可能.从某种意义上讲,该技术研究表面问题具有独特的优点,例如它能直接反应出表面分子的结构     

阵列Pt微电极上CO吸附的原位显微FTIR反射光谱研究

研制了Pt微电极阵列，运用电化学原位显微FTIR反射光谱研究CO吸附的性能。发现经快速电位循环扫描处理可以在Pt微电极表面上产生一种纳米结构薄层，吸附在薄层表面CO的红外吸收给出谱峰方向倒反和强度显著增强的异常红外特征。     

纳米铂钯合金膜电极上CO吸附的异常红外效应

彩和电化学循环伏安共沉积方法在玻碳基底上制备纳米级厚度的纳米铂钯合金膜电极（nm-PtPd/GC），扫描隧道电子显微镜（STM）观察发现，PtPd合金膜由椭圆形层状晶体组成，电化学原位红外反射光谱显示出吸附在nm－PtPd／GC电极上的CO的红外吸收显著增强、谱峰方向与在Pt、Pd电极表面得到谱峰方向相反、半峰宽明显增加等异常红外效应的特征，测得的红外增强吸收因子随PtPd合金膜厚度的增加发生变化，在实验条件下最大达到38．3。     

卫星热红外异常——临震前兆

地震前出现增温异常,早已被人们所察觉,不少人曾对其进行过研究。但采用台网定点观测的方法,只能得到局限于某些地点的定时温度资料,而得不到孕震范围的大面积的温度动态演变资料。利用卫星热红外辐射探测地面温度,则具有资料准确、覆盖面广、信息量大、能捕捉震前增温异常的时空动态变化等优点。但目前仅见苏联有过探讨卫星热红外异常与地震活动关系的文章。作者利用卫星热红外异常对1989年10月山西大同地震等进行了实际监测和试报,初步探索了利用该手段进行临震预报的思路和方法。