标准CMOS工艺下单片集成MSM光电探测器的 2 Gb/s光接收机

在标准互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)工艺下设计了1种单片集成金属-半导体-金属(metal-semiconductor-metal, MSM)光电探测器的光接收机. 带有源反馈和负米勒反馈电容的跨阻前置放大器用来提高光接收机的带宽. 由于MSM光电探测器具有较高的响应度, 所以光接收机的灵敏度得到改善. 由于MSM光电探测器的寄生电容较小, 在特许半导体0.35 μm工艺下实现了带宽为1.7 GHz的光接收机. 测试结果表明, 在-15 dBm的光功率和误码率为10^-9的条件下, 光接收机的数据传输速率达到了2 Gb/s. 在3.3 V电压下, 芯片的功耗为94 mW.     

金纳米棒与肝素相互作用的表征及肝素的等离子共振光散射分析法

利用等离子共振光散射(PRLS)、等离子共振吸收、扫描电子显微镜和动态光散射技术研究了金纳米棒与肝素的相互作用. 结果表明, 在溶液中, 金纳米棒呈分散状态, 具有微弱的等离子共振光散射信号. 但当其与肝素通过静电作用后发生明显的聚集, 产生显著的增强PRLS信号, 信号的增强程度与肝素浓度在一定范围内呈线性关系. 据此建立了基于金纳米棒聚集测定微量肝素的等离子共振光散射分析法. 在60 mmol/L NaCl和pH 5.33的Britton-Robinson (BR)缓冲溶液介质中, 金纳米棒浓度为6.4×10^-5 mol/L时, 测得肝素的线性范围为0.02~0.70 μg/mL, 检出限为(3σ ) 8.0 ng/mL. 该方法成功应用于临床肝素钠注射液的测定.     

石墨烯海绵的光声效应

探索了三维石墨烯海绵的光声效应.由于其具有均匀的孔结构以及良好的吸光特性,石墨烯海绵能产生均匀的光声信号.通过研究石墨烯海绵在不同气体中的光声效应,获得了所产生的光声信号与气体性质的关系.研究发现,石墨烯海绵在不同频率(20~20000 Hz)范围内,产生的光声信号均具有良好的谐振性.为了进一步解释石墨烯海绵的光声机理,建立了相应的理论模型.这些结果为利用石墨烯材料在光声器件等方面的研究提供了有益的借鉴.     

微结构金属光栅在LED光提取中的应用

微结构金属光栅可用于增强LED的发光效率,应用不同的金属材料则表现出不同的光谱辐射特性,使得不同金属材料的微结构光栅对同一波长的光提取效率不同.基于时域有限差分(FDTD)法,计算了在LED芯片内应用不同金属材料的微结构光栅时,LED的光提取增强特性.通过分析金属材料的介电特性和产生表面等离子(SPs)效应的品质因子,发现带内跃迁等离子频率越高的金属材料,由于其自由电子数多,越接近于完全导体,因此越适合于相对波长较短的光子提取.同时发现由散射原因引起的光提取效率增强,对于不同金属材料,其增强因子随波长的变化而变化,并且变化趋势是一致的.而对于由SPs效应引起的增强因子变化,无论是峰值的位置还是大小,都随着材料的不同而发生显著变化.     

高等植物光系统复合物结构生物学研究进展

光合作用过程中,植物通过位于叶绿体中类囊体膜上的光系统II和光系统I及其他蛋白复合物将吸收的太阳能转化为化学能,并释放氧气。两个光系统均是由各自的核心复合物和外周捕光天线组成的多亚基膜蛋白色素复合体,并参与植物在不同光照环境的适应调节过程,了解这些复合物的结构有助于对光合作用分子机制的深入理解。文章系统总结了近期高等植物光系统II和光系统I及相关蛋白复合物的结构生物学研究进展。     

光电化学免疫分析研究进展

光电化学分析是近年建立起来的一种基于物质的光电转换特性而进行检测的新型分析方法,它具有灵敏度高、设备简单、易于微型化等特点.光电化学免疫分析则是光电化学分析与免疫反应的结合,体现了光电化学传感的高灵敏度和免疫反应的高特异性.其基本方法原理是,在光照条件下,光电活性物质将免疫反应转变为电信号,从而实现对待测物的定量测定.在过去10年中,伴随着光电化学分析技术的进步,光电化学免疫分析经历了快速发展的过程.本文介绍了光电化学免疫分析的方法原理和特点,对其代表性的研究工作进行介绍和评述,并展望其未来的发展趋势.     

锰酸盐薄膜光探测器的阻抗效应

报道了由生长在倾斜SrTiO3(001)基片上的La_0.67Ca_0.33MnO₃ 薄膜制备的光探测器. 在室温下, 当脉宽20 ns 的308 nm 紫外激光照射La_0.67Ca_0.33MnO₃薄膜时, 在样品两端会诱导出光生伏特信号. 为了减小测量回路对探测信号的影响, 系统研究了阻抗效应. 如果示波器的内阻与同轴信号传输电缆的阻抗匹配, 光伏信号脉冲近似为三角对称形状, 响应时间为光源的脉宽. 探测器的灵敏度与辐照能量有关, 在低能量时与辐照面积呈线性关系. 由于这种探测器既不需要外置偏压, 也不需要信号放大单元, 工艺简单, 因此利于实际应用与开发.     

磁光Bragg衍射中的接地效应

使用表面磁导率法得到任意偏置磁化金属覆层波导中的静磁波传播方程, 并结合磁光理论分析了接地效应对基于静磁表面波的磁光Bragg衍射的影响. 计算表明, 通过恰当设置金属与磁性YIG薄膜间距可以大幅提高磁光衍射效率; 而调整偏置磁场方向还可以进一步增强接地效应对磁光衍射的影响; 同时分析发现, 由接地效应引起的衍射效率峰值对应的频率点与静磁表面波零色散点基本重合, 即表现出弱色散特性; 而该效应也可提高基于磁光Bragg单元的射频频谱分析能力. 因此, 接地结构的磁光衍射器件在微波通信、光信号处理等方面具有广泛的应用前景.     

中心对称光折变介质中双光子非相干耦合屏蔽孤子对

对外加电场的中心对称双光子光折变介质中两束偏振方向和波长都相同的互不相干光束的耦合进行了研究, 预言了非相干耦合暗-暗、亮-亮及亮-暗中心对称双光子屏蔽空间孤子对的存在.     

拓扑量子材料的研究进展

拓扑量子材料近年来已经成为凝聚态物理领域研究的国际前沿课题。在过去的几十年中凝聚态物理学者对量子霍尔效应进行了广泛研究,提出了一种基于拓扑序的研究范式,并且将拓扑这一数学概念与能带理论相结合,成功将其引入到固体电子材料的理论、计算与实验研究之中。拓扑材料具有奇特的表面态和低能耗的电子输运等性质,这些效应是由于拓扑量子态受到严格的对称性保护,对于普通的材料杂质、缺陷或无序具有很高的鲁棒性,并可以通过量子调控或相变改变其拓扑性质。这一新兴研究领域为未来的电子材料和器件,乃至基于量子拓扑体系与计算的信息技术创新探索提供了多种可能。对整个材料学的发展而言,拓扑概念的引入使人们对物质的研究更加深入,并且开始使用更加先进的数学工具描述新材料的属性。文章从拓扑绝缘体和拓扑半金属等材料计算科学的角度探讨拓扑量子材料的一些基本概念以及近年来国内外的研究进展。     

功能性染料在有机光受体上的应用及研究进展

在光电子学领域,功能性染料的一个重要应用是作为电荷生成材料用于光导光受体器件。通过光诱导电荷分离和电场诱导载流子迁移,形成静电潜影,所有染料中以酞菁、Ｂｅｉ酰胺、方酸染料和偶氮染料的研究报道异常活跃,就近年来这此染料在光受体方面的发展情况,从结构、聚集态相貌和能级等方面与光导性的相互关系做一详细总结,并在此基础上,针对其中存在的问题提出相应的研究设想。     

半导体光放大器超快相位特性的理论分析

针对目前对于半导体光放大器中的超快相位特性缺乏深入的理论分析、相关的物理机制还不清楚的现状,采用数值方式对半导体光放大器中的超快相位特性进行了详细的理论分析与解释.通过分析载流子加热、光谱烧孔等带内超快物理效应与载流子消耗等带间效应对相位贡献的物理机制的不同,并考虑到脉冲能量在相位响应中的作用,研究了半导体光放大器的相位响应特性.在分析相位响应特性的基础上,进一步解释了相位响应与增益响应存在时间延迟的原因,分析结果与已报道的实验测量结果相吻合.理论分析结果能够为超快光信号处理,如光波长、全光逻辑、光波长转换、光分插复用等提供理论指导.     

双光子光折变晶体串联回路中屏蔽空间孤子对

提出了在由两块双光子光折变晶体和一个电源通过导线串联而成的回路中存在双光子屏蔽空间孤子对的理论. 在适当的条件下, 导出了在晶体回路中两光束传播的耦合方程. 证明了在回路中存在暗-暗、明-暗和明-明双光子屏蔽孤子对. 研究结果表明, 孤子对中的两孤子通过光电流能相互影响, 它们的耦合能影响到另一个孤子的空间包络、动态演化和稳定性. 在光束的空间展宽远小于晶体宽度的极限条件下, 暗孤子通过光电流能影响明孤子, 但明孤子不能影响暗孤子. 对于明-暗孤子对, 调节暗孤子的强度能够影响明孤子的传播特性.     

太阳能电池结构材料中侧向光伏效应的研究进展

侧向光伏效应自发现以来,由于其在高精度光位置灵敏探测领域的重要应用引起了极大关注.本文主要综述近年来在Si、a-Si:H、铜铟镓硒(CIGS)、Sb2S3、GaAs/AlGaAs等几种常见太阳能电池结构材料中侧向光伏效应的研究进展,分析了层结构、厚度、掺杂、电极间距、工作温度、外偏压、光照波长和功率等条件对侧向光伏响应的影响及作用机理,同时对比了侧向光伏效应和光伏效应在工作原理上的区别和联系,最后总结了太阳能电池结构材料在光位置灵敏探测器方面所取得的研究结果,并对其未来发展方向和所面临的挑战进行了探讨和展望.     

Ce:KNSBN晶体中的光扇效应及其图像存储

采用非同时读出条件下的两波耦合实验装置, 以单束光入射Ce:KNSBN光折变晶体, 研究了入射光强度和光入射角对Ce:KNSBN晶体中光扇效应的影响. 研究发现, 光扇效应存在明显的入射光强度阈值特性, 入射光强度阈值为38.2 mW/cm²; 对应相同的入射光强度, 光入射角θ 为15°时稳态光扇强度I_fsat最强. 研究了入射光调制对晶体中光扇噪声及体全息存储的影响, 入射光调制抑制了光扇噪声对Ce:KNSBN晶体两波耦合及体全息存储的影响, 使得再现图像质量得到了明显改善.     

黄土石英E′中心光效应研究

在黄土石英的ESR断代方法中,原始积存剂量的确定是一个值得重视的问题。过去认为黄土石英经过风尘搬运并暴露在地表时,其缺陷中心的储能电子能够被阳光晒退,使沉积前所吸收的自然辐射剂量下降为零或至一个有限值。断代的时钟,即从这里拨动。测龄时,使石英样品经过阳光的充分“晒退”后,测得剩余ESR信号强度就为样品的原始积存剂量。这样就可以精确地测定风成黄土自沉积至今的年龄。     

纳米Fe-In2O3颗粒膜的巨磁光Faraday效应

研究了射频溅射法制备的纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe-In₂O₃颗粒膜的巨磁光Faraday效应. 实验结果表明, 当Fe体积百分比为35%时, 颗粒膜样品的室温Faraday旋转角θ_F数值达到10⁵ (°)/cm数量级. Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品的Faraday旋转角θ_F随温度的变化关系表明, 当温度低于10 K时, θ_F数值随温度的下降而迅速增大, 在温度T = 4.2 K时Faraday旋转角θ_F达到10⁶ (°)/cm. 通过研究颗粒膜低场磁化率χ(T)与温度的关系以及不同温度下的磁滞回线, 证明当温度降低到临界温度T_P = 10 K时, 颗粒膜中发生“铁磁态-类自旋玻璃态”转变. Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品的Faraday旋转角θ_F在温度低于 10 K时的迅速增大, 可能是由于纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品在处于“类自旋玻璃态”时存在sp-d交换作用造成的.     

利用压电光声方法研究生物组织的热扩散特性

利用简化的热弹模型理论建立的压电光声方法，对生物组织的热扩散特性进行分析研究，分别对生物组织在新鲜、干燥和经过制作电子显微镜样品的特殊处理等三种状态下的热扩散特性进行测量。测量结果显示，新鲜生物组织的等效热扩散率明显比相应的组织经自然风干和特殊处理过的等效热扩散率大，而经过特殊处理的组织的等效热扩散率又大于自然风干组织的等效热扩散率。研究表明，压电光声方法可用来确定微细不均匀的生物组织的等效热扩散率，为研究生物组织的热扩散特性提供有效的数据和信息。     

长时程光流刺激对猫PMLS区神经元自发活动的影响

采用胞外记录技术, 研究了猫PMLS区神经元在长时程光流刺激(包括平动、径向和旋转3种基本模式)后自发活动的变化. 结果显示, 细胞的视觉诱发反应随刺激时间的延长而下降, 在刺激撤除后, 细胞的自发活动普遍减弱. 通常在非最优方向的适应后, 细胞自发活动的下降程度较最优方向的适应后小. 此差异在平动刺激后尤为显著, 而在径向和旋转运动刺激后相对不明显. 这提示非特异的疲劳机制可能在对平动刺激的适应中起主要作用, 而对复杂光流的适应, 可能需要有较复杂的、具有方向特异性的机制参与. PMLS区可能在对较复杂运动的感知和适应、以及与此相关的运动后效应的产生中起重要作用.     

TiO2纳米管薄膜的制备及其光散射性能

采用超声水热联合的方法, 用商品P25为原料制备出直径10 nm, 长600 nm的TiO₂纳米管, 通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子衍射(SAED)和透射电子显微镜(TEM)对产物进行表征. 用TiO₂纳米管制作薄膜电极并研究其光散射性能, 结果表明TiO₂纳米管可以作为染料敏化太阳能电池中薄膜工作电极内的光散射中心, 增大光能的吸收. 掺有10%小颗粒的纳米管薄膜电极具有强的光散射性能和良好的机械性能, 可用做高效率染料敏化太阳能电池的工作电极.