不同溅射条件对超薄外延氮化铌薄膜超导性能的影响

氮化铌(NbN)由于其较高的超导转变温度、较窄的转变宽度以及良好的稳定性一直被广泛地应用于低温超导器件中.因此,生长高质量的超导Nb N薄膜是制备高性能薄膜超导器件的关键及难点.本文主要介绍了利用磁控溅射法在氧化镁(MgO)100基底上生长厚度为5 nm的超薄超导外延NbN薄膜,并系统分析了溅射参数对薄膜性能的影响.实验结果表明,在合适的氮氩比或功率下,高真空、高溅射温度、低工作气压与NbN薄膜超导转变温度成正相关.采用综合物性测量系统(physical property measurement system, PPMS)进行电学分析,所制备的NbN薄膜超导最高转变温度为12.5 K.该工作为进一步研究超薄NbN薄膜的生长提供了理论指导,也为后期在其他基底上制备NbN超导器件提供了基础.     

二次谐波回旋管产生0.42THz辐射输出

太赫兹辐射源在太赫兹科学技术中占有重要地位,回旋管是一种高功率太赫兹相干辐射源器件,具有广泛的应用前景.电子科技大学研制出一支0.42THz二次谐波回旋管,并进行了实验测试.实验结果表明在磁场强度8.1T时,该二次谐波回旋管产生了0.423THz的辐射输出,脉冲宽度5?s,功率约为4.4kW.这是目前我国真空电子学器件产生的最高频率的太赫兹辐射输出.     

0.22 THz回旋管振荡器的研制与实验

太赫兹辐射源在太赫兹科学技术中占有重要地位, 基于电子回旋受激辐射机理的回旋管是目前太赫兹频段功率最高的器件, 具有广泛的应用前景. 针对0.22 THz大气窗口, 在理论分析和数值计算的基础上研制出频率0.22 THz, TE₀₃模太赫兹回旋管振荡器, 建立了磁场强度超过8 T的脉冲强磁场系统, 在实验中获得脉冲功率3 kW的太赫兹辐射输出.     

利用相对论强激光与高密度等离子体相互作用产生强太赫兹辐射

太赫兹(THz)波一般指频率在0.1～10THz范围的电磁波,介于微波与红外之间.太赫兹具有一系列独特的特性,例如其频率与大分子的振动和转动频率一致等,这使得太赫兹在很多领域具有重要的科学技术应用价值.由于太赫     

脉冲激光沉积大面积高温超导氧化物薄膜

高温超导体在各领域的应用越来越受到人们的重视,特别是在微电子学、微波器件和磁测量等方面比如延迟线、滤波器、超导天线、超导量子干涉仪(SQUID)已进入实用化阶段.制作这些器件不仅要求超导体为大面积的薄膜,而且要求膜的厚度以及超导特性(零电阻温度,临界电流密度,表面电阻等)具有很好的均匀性.虽然目前制备高T_c氧化物薄膜的方法很多,脉冲激光沉积(pulsed laser deposition)、磁控溅射(magnetron-spuffering),金属有机化学气     

关于生物神经系统物理机理的若干猜想

正作为一名不懂生物的科技工作者,一直试图从物理的角度探讨生物神经系统物理机理,如生物神经信息载体的物理场及频率、生物神经信号是如何产生和传输等.提出主要猜想如下:猜想之一:生物神经信号的物理场应为太赫兹(THz)到红外的高频电磁场,最可能频率范围应在THz到百THz.可以把0.5～100 THz的电磁波称为太赫兹电磁波,把有关研究可称为太赫兹生物学.猜想之二:生物神经中电磁信号的产生、传输和     

用具有单晶硅辐射基片加热器和活性氧发生器的激光淀积系统制备双面YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜

超导微波器件是高温超导薄膜的重要应用之一,尤其是使用YBa_2Cu_2O_(7-δ)(YBCO)高温超导薄膜制作无源微波器件,例如超导微带谐振器、滤波器、超导天线、超导延迟线等,更受到各国有关研究组的重视,而且发展很快.这类器件的核心部件是一块刻成特定图形的YB-CO超导薄膜,在薄膜的另一面放置另一块低电阻率的金属薄膜或超导薄膜做为接地电极.这种结构的微波器件虽然取得了很大进展,但是仍然因为基片的微变形或金属电极的电阻而使器件的损耗较大,这种由于非理想接地电极引起的损耗可能占到总损耗的30%.如果用双面超导薄膜制作微波器件则这种损耗可以消除.因而,使用双面超导薄膜制备超导微波器件是进一步降低微波损耗的重要途径.从90年代初到现在国际上一些先进的实验室一直进行制备双面超导薄膜的研究,并在美、日、德等国的一些实验室获得成功.制备双面超导薄膜的方法有多种,如脉冲激光淀积(PLD)法、MOCVD法、共蒸发法和溅射法等.在这些方法中脉冲激光淀积法因为有其独特的优点而倍受重视.采用激光法制备双面高T_c超导薄膜的关键之一是基片的非接触加热技术.目前常被采用的非接触加热方法有3种:1.卤素灯加热,2.空腔加热,3.二氧化碳激光加热.以上3种加热方法都存在着各种不同的缺点,例如结构复杂,使用不便     

太赫兹科学与技术

人类对太赫兹(THz)辐射的认识可以追溯到20世纪初天体物理学家开始进行红外天文学的研究,远处天体上的简单分子如一氧化碳等的振动和转动特征光谱会在太赫兹波段上留下印迹.时至今日,红外天文学仍是天体物理研究的一个热点领域.但是直到过去的二十年时间里,伴随着更大功率的太赫兹辐射源和更加灵敏的探测装置的发展,太赫兹研究才得以快速的发展.     

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.     

生物电磁特性与电磁生物学效应的概述及最新进展

笔者简要地介绍了生物电磁学的概念,分别叙述了生物电磁源特性、生物电磁测量及其应用以及电磁辐射对生命的调节和干预。重点综述了电阻抗成像、太赫兹(THz)波成像、电脉冲治疗及磁场干预的最新研究情况。     

磁化非均匀等离子体中的太赫兹辐射研究

通过数值模拟研究了相对论强激光入射到密度在10¹⁹ cm^-3附近的非均匀磁化等离子体中由模式转换机制产生的太赫兹(THz)辐射. 研究表明, 改变磁场的大小和方向可以改变THz辐射的强度和方向, 与先前的解析理论符合. 同时模拟研究了激光入射角度对THz辐射的影响. 产生的THz辐射功率在MW量级以上, 场强可以达到几十MV/cm, 可以用来研究THz非线性物理.     

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.     

激光扫描原位淀积Y_1Ba_2Cu_3O_(7-x)大面积超导薄膜

高T_c超导性应用的一个重要领域是超导微波器件,这种超导微波器件最显著的特点是它的微波表面电阻比一般金属低得多.作为微波器件用的超导薄膜其面积要求大于几个平方厘米.而以往最有效制备高T_c超导薄膜的脉冲激光淀积技术只能在小面积上生长均匀性能优良的超导薄膜.因此,采用恰当的措     

多层交替沉积后退火处理MgB2超导薄膜上约瑟夫森结的制备

在多层交替(SiC/[Mg/B]5)沉积后退火处理的MgB2薄膜上用紫外光刻和Ar离子刻蚀制作出SQUID环路膜条,然后用聚焦离子束(FIB)刻蚀方法在SQUID的环路上制作了150～300nm之间不同尺寸的纳米微桥结构,并测量了其电阻温度(R-T)曲线和电流电压(I-V)曲线.膜条的R-T曲线与薄膜基本相同,表明薄膜没有受到膜条制备过程中潮湿的影响.对SQUID的R-T关系测量发现电阻有较大升高,并看到由纳米微桥的存在而具有的结构.SQUID的I-V曲线表明,纳米微桥形成了弱连接,超流主要体现为约瑟夫森耦合电流.其中一个150nm宽纳米微桥的SQUID,其回滞消失的温度约为10K,在此温度下,得到临界电流Ic约为4.5mA,IcRN～2.25mV,单个纳米微桥结的临界电流密度约为1.5×107A/cm2.临界电流Ic随温度以幂指数关系变化,也验证了纳米微桥的弱连接特性.我们的实验对基于MgB2薄膜的约瑟夫森器件制备具有参考价值.     

太赫兹微测辐射热计的设计、仿真与制备

为提高太赫兹(THz)微测辐射热计的探测灵敏度,优化设计探测单元的微桥结构:增加10nm的镍铬(NiCr)金属薄膜用作THz辐射吸收层并增大探测单元面积.采用IntelliSuite软件建立不同单元尺寸、不同桥腿宽度的微桥结构的有限元分析模型,进行力学与热学仿真.力学仿真表明,增大探测单元面积,形变明显增加;增大桥腿宽度可以小幅改善形变.热学仿真表明,通过增大探测单元面积或减小桥腿宽度可以提升桥面温升.制备出基于不同探测单元结构的THz微测辐射热计焦平面阵列,探测单元的实际形变情况与仿真结果基本相符.单元面积75?m×75?m,桥腿宽度1.3?m的微桥结构具有较好的力学与热学性能,适合用作THz微测辐射热计的探测单元结构.     

什么是太赫兹

太赫兹波是指频率在0.1—10THz（波长为3000—30微米）范围内的电磁波。它在长波段与毫米波重合，而在短波段与红外线重合。 日前，国际上对太赫兹辐射已达成了如下共识，即太赫兹是一种新的、有很多独特优点的辐射源；太赫兹技术是一个非常重要的前沿交叉领域，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇。     

用激光扫描方法改善超导薄膜的厚度均匀性

随着高T_c超导薄膜的成功制备,人们开始着眼于它的实际应用.目前,超导薄膜最有可能得到应用的一个重要方面是微波器件.但微波器件通常要求超导薄膜的厚度均匀面积大于几个平方厘米.因而制备膜厚均匀的大面积高T_c超导薄膜是当前的一个重要的研究课题.至今为止,人们采用了各种镀膜技术来制备大面积超导薄膜,如激光消融技术磁控溅射、化学气相淀积等.文献[1,2]指出,如果不采取适当的措施,激光淀积超导薄膜的厚度分布是极不均匀的,这是因为激光在超导靶上消融的粒子束高度集中在激光消融点靶面法线方向上一个狭窄的区域内.但可通过基片扫描或旋转来改善激光波积的超导薄膜的厚度     

1.03 μm波长激发电光晶体的太赫兹响应

理论研究了掺镱飞秒激光激发110晶向的电光晶体太赫兹(THz)的产生与探测,根据相位匹配条件,在声子共振频率以下分别计算了厚度为0.1 mm的CdTe,GaP,GaAs三种晶体的光学色散与THz波段色散关系、THz波段的吸收频谱、相干长度以及THz发射与探测频谱.结果表明,CdTe的THz最佳发射频率为2.65 THz,而对于GaAs和GaP,THz最佳发射频率分别达到6.56和4.77 THz.通过计算晶体的THz响应函数,发现对于0.1 mm厚的CdTe晶体,其截止频率仅为3.45THz,而同样厚度GaP和GaAs截止频率则拓展到6.37和7.15 THz.通过引入THz吸收系数计算上述材料在THz电光采样中的灵敏度,发现当晶体厚度小于1.58 mm时,CdTe的THz采样灵敏度高于GaP和GaAs.当晶体厚度进一步增大时,GaAs的THz采样灵敏度超过CdTe和GaP.     

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。     

超导纳米线单光子探测器件的单光子响应

单光子探测技术是量子通信系统中量子密钥分发实现的关键技术之一. 超导纳米线单光子探测技术是一种新型的单光子探测技术, 相对于传统的半导体单光子探测器件具有高计数率、低暗计数等明显的优势. 介绍了基于低温超导NbN超薄薄膜的超导纳米线单光子探测器件以及实验室超导单光子探测系统. 对超导纳米线单光子探测器件的单光子响应脉冲特性进行了细致的分析和研究, 讨论了测试系统带宽等参数与脉冲波形的关系. 并利用电路模拟对超导单光子探测电信号波形进行了分析, 模拟结果和实验结果具有很好的一致性. 通过这些工作进一步理解超导单光子探测机理, 为未来建立量子通信用超导纳米线单光子探测系统打下良好的基础.