碲镉汞红外焦平面光电子物理的应用基础研究进展

窄禁带半导体碲镉汞红外焦平面列阵研究是当代红外光电子技术的前沿.本文介绍了中科院"九五"基础性研究重大项目"碲镉汞红外焦平面光电子物理的应用基础研究"的进展情况.     

混晶GaAs1—xPx禁带中央附近能级的研究

用双光源光电容法研究了混晶 GaAs_(1-x)P_x(x=0.65和0.85)中禁带中央附近深中心的特性,发现所测 x=0.65和0.85的GaAs_(1-x)P_x样品中均存在一个呈空穴陷阱的深中心,其光阀值能量分别为 0.95 eV和 0.97 eV,光电容瞬态谱具有非单指数性;且在同一波长的光激发下,非单指数性随激发光强度的增大而增强。对这一深能级中心的结构及其激发过程进行了分析和讨论,提出一种多能级耦合的缺陷中心模型并用二步激发过程解释了实验结果。     

低温下硅双极晶体管基区高注入禁带变窄效应

重掺杂效应是引起基区禁带变窄的主要原因，但是高注入也将引起禁带变窄效应，这一影响在低温下尤其明显。本建立了低温下硅双极晶体管基区高注入禁带变窄效应的计算理论模型，获得的计算值与实验结果相一致。     

电磁带隙结构在卫星接收天线中的应用

为了有效提高天线的增益,采用电磁带隙结构作为天线的地板.利用等效电路的原理对电磁带隙结构产生禁带特性进行了初步研究,解释其电磁带隙结构的工作原理.并根据原理对传统的带隙结构进行改进,给出一种新型的电磁带隙结构--高阻抗表面结构.用这种结构作为天线的反射面,能够有效地抑制反射面上的表面波.把这种结构应用在卫星接收天线中,并进行仿真计算.仿真结果表明,采用高阻抗的电磁带隙结构作为反射面,能够有效提高天线的增益,改善其辐射方向图.     

光子带隙微带天线的分析与设计

采用时域有限差分法分析计算了光子隙微带天线的S参数,发现了光子带隙微带结构具有明显的禁带特性,然后利用仿真软件讨论这种结构天线参数的变化与对其禁带特性的关系.最后归纳了这种天线的基本设计原则和这种光子带隙微带天线的优点.     

光子晶体中紫外波段的异常透射

采用时域有限差分法(FDTD)对三种不同材料(金属Al、半导体Ga₂O₃和绝缘体SiO₂)的矩型结构光子晶体进行了模拟计算,研究空气柱孔径变化对光子晶体光学传输特性及带隙宽度的影响。数值计算结果表明,晶格常数不变,空气柱孔径增大时,三种材料光子晶体在紫外光区及可见光区的透过率增大,反射率减小。Al光子晶体的孔径增大时,可见光区禁带宽度减小;Ga₂O₃光子晶体孔径增大时,禁带宽度增大;SiO₂的TE模和TM模光子禁带较宽,孔径增大,禁带宽度亦增大。三种材料光子晶体带隙的波长范围几乎都处于可见光波段,进入紫外光波段的波长范围很短。     

基于介质圆柱结构的复式二维光子晶体禁带研究

为提高二维光子晶体禁带带宽或产生完全禁带, 利用平面波展开法对二维正方排列介质圆柱和三角排列介质圆柱结构以及改变其晶胞形成的复式结构进行了禁带研究。研究结果表明, 对于介质柱结构, 实现禁带中心频率低频化的方式有两种, 即增大介质柱半径和增加介质柱折射率。当采用复式结构时, 一般可形成较大的TM(Transverse Magnetic)禁带, 同时为TE(Transverse Electric)禁带和完全禁带的形成提供了可能。通过改变晶胞结构, 破坏结构对称性是实现完全禁带的一种可行方法。     

铈掺杂对氧化钛薄膜光吸收性能的影响

采用电子束蒸发法制备铈掺杂的TiO2薄膜,研究掺杂铈TiO2薄膜的透过率,以及掺杂对TiO2薄膜光吸收性能的影响.实验发现掺杂CeO2使氧化钛薄膜的禁带宽度Eg从3.27 eV减小到2.51 eV,从而使光学吸收边从380 nm红移到495nm,大大提高了对太阳光或可见光的利用能力.     

共沉淀法制备的含Sm2O2S钐铈复合物的表征及紫外–可见光屏蔽性能

氧化铈是一种应用比较广泛的无机紫外屏蔽剂，但是太阳光中的成分不只是紫外线会对人体产生伤害，400–450 nm之间的高能短波蓝光也会对人的皮肤或者眼睛产生一定的伤害，所以，本文旨在制备一种既能屏蔽紫外光又能屏蔽高能短波蓝光的光屏蔽剂。本文通过共沉淀法合成了含有Sm₂O₂S的钐铈复合物。 这种复合物不仅可以阻挡紫外光，还可以阻挡蓝光。钐铈复合物的平均透射率(360–450 nm)和禁带宽度最小值分别为8.90%和2.76 eV，低于CeO₂的13.96%和3.01 eV。元素分析 (EA)、X 射线衍射 (XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)确定了实验中制备的钐铈复合物样品由Ce₄O₇、Sm₂O₂S、Sm₂O₃和Sm₂O₂SO₄组成。通过扫描和透射电子显微镜(SEM和TEM)分析了钐铈复合物样品的微观结构。 X射线光电子能谱(XPS)表明，铈元素具有Ce3+和Ce4+两种价态，氧元素具有晶格氧和氧空位两种存在形式。Sm3+和Ce3+在氧化铈晶格中的掺杂以及氧空位的存在是导致钐铈复合物具有较小的禁带宽度以及优异的紫外–可见光屏蔽性能的重要原因。