InGaAs短波红外探测器的光电机理

利用ISE TCAD仿真软件,建立了铟镓砷(InGaAs)短波红外探测器表面漏电的二维模型。在背面照射方式下,模拟研究了InGaAs短波红外探测器的表面漏电对器件暗电流、总电流、量子效率和响应率的影响。研究结果表明,表面漏电会导致器件的暗电流和总电流增大,但响应率和量子效率会降低。由此可知,表面漏电是制约InGaAs短波红外探测器性能的重要影响因素,该研究结果为器件的设计与优化提供了理论依据。     

一种具有平顶陡边响应的长波长光探测器

在PIN型光探测器的基础上制备了一种适用于波分复用系统的具有平顶陡边响应的长波长光探测器。利用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)设备在GaAs衬底上二次外延生长了具有台阶结构的GaAs/AlGaAs滤波腔和InP基PIN光探测器。高质量的GaAs/InP异质外延采用了低温缓冲层生长工艺;具有台阶结构的Fabry-Pérot(F-P)滤波腔采用了纳米量级台阶的制备方法。通过理论计算优化了实现平顶陡边光谱响应特性的器件结构;并通过实验成功制备出了具有平顶陡边响应性能的光探测器,器件的工作波长位于1 549nm,峰值量子效率大于25%,0.5dB光谱响应线宽为3.9nm,3dB光谱响应线宽为4.2nm,响应速率达到17GHz。     

长波和甚长波及其双色InAs/GaSb二类超晶格红外探测器的研究进展

本文报道了基于InAs/GaSb二类超晶格实现长波、甚长波及窄带长波/甚长波双色红外探测器的研究,生长的材料具有极高的材料质量.长波探测器单管器件在77 K条件下50%截止波长为9.6μm,峰值响应为3.2 A/W,峰值量子效率为51.6%;甚长波红外探测器单管器件在77 K条件下50%截止波长为14.5μm,量子效率为14%,热噪声限制的探测率为4.3×109 cm Hz1/2 W-1.通过改变偏压极性实现双色探测的窄带型长波/甚长波InAs/GaSb二类超晶格红外探测器两端器件,偏压小于0 V时在长波区工作,偏压大于40 mV时,在甚长波区工作.具体来说,偏压为-0.1 V时,器件光响应50%截止波长为10μm;而偏压为40 mV时,器件光响应50%截止波长为16μm.对于长波光响应,δλ/λ为44%,对于甚长波响应,δλ/λ为46%.甚长波对长波的串音为9.9%,长波对甚长波的串音为11.8%.     

悬空型、半透明面电极热电探测器的分析

本文在考虑表面和体内共同吸收的情况下,用一维热扩散模型推出了悬空型、半透明面电极热电探测器响应率(?)的表达式,并计算了TGS热电探测器的?和NEP的数值。本文指出: (1)悬空型、半透明面电极热电探测器具有最佳响应率厚度,对较高工作频率,器件还具有最佳NEP厚度。两种最佳厚度可根据本文导出的响应率公式和已知的噪声公式计算出来。(2)在某些波段,如果能把材料的吸收系数提高到5×10~4cm~(-1)以上,就可研制性能优良的半透明面电极薄膜器件。     

SOI基锗共振腔增强型光电探测器的制作与性能测试

在超高真空化学气相沉积设备上,利用低温生长的硅锗和锗作为缓冲层,在SOI衬底上成功外延出高质量的锗薄膜.基于谐振腔增强型探测器(RCE)理论,模拟优化了有源层和上下反射层的厚度尺寸.传输矩阵方法计算结果显示:将SOI衬底自有二氧化硅、硅层作为一对下反射层的情况下,取2对SiO_2/Ta_2O_5作为上反射层时,量子效率可以达到接近56%.制作的SOI基锗光电探测器,暗电流密度为0.65 m A·cm~(-2).在8 V的偏压下,探测器在1 550 nm处响应度1.45 m A·W~(-1),可以观察到探测器的共振现象.     

红外-近红外波长变换器件p-QWIP-LED研究

报道了一种基于p型量子阱红外探测器(QWIP)和发光二极管(LED)的新型量子阱红外探测器. 该器件作为一种p型量子阱红外探测器(QWIP)和发光二极管(LED)的有效集成器件, 可以将QWIP探测的长波红外信号经光电转换过程后变成LED在近红外的发光. 通过电学直接读出方式和近红外(0.87 μm)光强度变化读出方式, 从实验上测量了器件的红外响应光谱, 设计与制备的器件实现了从长波红外(7.5 μm)向近红外(0.87 μm)的波长变化. 研究结果表明这种红外-近红外波长变换途径有可能导致红外焦平面技术体制的变化.     

Ga1-xAlxN/GaN量子点红外吸收谱

用有效质量理论对Ga1_xAlxN/GaN量子点的红外吸收谱进行研究.采用差分方法求解量子点的薛定谔方程,给出量子点的导带子带能谱.计算发现量子点的基态束缚能随Al分数x的增加而增大,随其半径的增大而减小.计算量子点的吸收系数发现,量子点的体积大小严格控制着它的光子吸收特征,量子点半径变小时,其吸收峰发生蓝移,相应吸收峰的峰值也就越大,研究结果对于设计高性能的红外光电探测器和激光器具有指导意义的.     

双重优化对基于P3HT:PCBM有机太阳能电池效率的提高

有效提高太阳能电池对光的吸收效率是提高太阳能电池能量转换效率的重要因素.在以poly(3-hexylthiophene)(P3HT)为电子给体材料,[6,6]-phenyl C60-butyric acid methyl eater(PCBM)为电子受体材料的有机太阳能电池中,Poly-(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)与活性层之间插入不同厚度的P3HT层,并在P3HT层最佳厚度的基础上,进一步在活性层中掺杂不同比例的Ag纳米粒子,双重优化了电池器件.当插入45 nm的P3HT层及掺杂质量比为5%的Ag纳米粒子时活性层薄膜的形貌及内部结构得到了改善,电池对光的吸收,及外量子效率得到了显著地提高,并出现红移现象.在25°C,光强为100 mW/cm2的条件下测量其短路电流密度JSC为11.21 mA/cm2,能量转化效率PCE为3.79%.     

太赫兹单光子探测器

太赫兹波探测技术在天文、国防、安检以及生物等领域发挥着越来越重要的作用.随着技术的发展,太赫兹探测器的灵敏度在不断提高,目前已经发展到单光子探测水平.在太赫兹频段,由于光子能量低,传输损耗较大,太赫兹单光子探测器的研制开发面临极大的技术挑战.本文首先介绍了太赫兹单光子探测器的基本原理、主要指标和测试系统并提出了实现太赫兹单光子探测的基本要求.然后,介绍了几种常见的太赫兹单光子探测器,包括半导体量子点探测器、量子阱探测器以及超导量子电容探测器,并对这些器件的发展历史、工作原理和性能指标进行了概述.半导体量子点探测器以及量子阱探测器可以实现10-21W/Hz1/2量级的噪声等效功率,并且具有很大的电流响应以及动态范围,但是其量子效率较低.超导量子电容探测器目前已实现1.5 THz的单光子探测,其噪声等效功率优于10~(-20)W/Hz~(1/2)并且探测效率可达90%.此外,纳米测热辐射计等太赫兹探测器也展现了太赫兹单光子探测的前景,本文对其工作原理和发展现状进行了介绍.结合目前国际上的重大研究项目以及报道的应用实例分析了太赫兹单光子探测器在太赫兹成像、天文观测、量子信息等领域的应用前景,阐述了太赫兹单光子探测器在这些应用中的优势.最后,对太赫兹单光子探测器的性能指标进行了总结并对未来的发展趋势进行了展望.     

基于SQ2染料与P3HT的固态染料敏化太阳能电池

将近红外吸收染料SQ2与可见光吸收空穴传输材料P3HT结合起来制备固态染料敏化太阳能电池,并用锂盐对TiO2/SQ2表面进行处理来调节器件的光伏性能.通过模拟太阳光照射测试和单色光量子转换效率(IPCE)测试来研究器件的光电性能.测试结果表明,经过锂盐处理后,器件的短路电流(JSC)、填充因子(FF)和转换效率都获得提升.IPCE测试显示,经过锂盐处理后器件在P3HT吸收光谱范围内产生的量子效率没有变化,但在SQ2吸收光谱范围内产生的量子效率明显提升.通过分析得出结论是：锂盐处理不能提高P3HT所吸收的光量子转换效率,但可以提升SQ2染料所吸收的光量子转换效率,进而提高了固态染料敏化太阳能电池的光电转换效率.     

融合粗糙集和人工神经网络的产品敏捷定制设计方法

为快速响应客户需求和提高产品定制效率,通过分析产品设计过程的特点,结合粗糙集理论和神经网络方法各自的优势,提出一种融合粗糙集和神经网络的产品敏捷定制设计新方法,将粗糙集和神经网络方法有机集成应用于产品设计过程。该方法中,运用粗糙集对设计要求进行约简,提炼有效的决策条件;在此基础上,采用神经网络方法构建不同设计阶段的设计要求与其对应的产品结构间的网络模型,快速确定产品结构形式。并将该方法成功应用于某卷板机的总体方案定制设计过程。这种方法为实现产品敏捷定制开发提供了一种新的解决思路和技术手段。     

含有缺陷的二维光子晶体能带特性

为进一步研究有缺陷光子晶体的能带特性，并以此作为光子晶体器件的设计理论依据，利用倒易空间的概念，得到了正方晶格的最小布里渊区的分布、采用时域有限差分加Bloch边界方法得到了二维光子晶体的能带特性．结合超元胞的方法计算了含有点缺陷和线缺陷的光子晶体的特性，并且得到了缺陷模式的场分布，通过对能带特性的分析，将对光子晶体的研究从量子阱结构发展到了量子点结构．     

介观RLC电路量子涨落的讨论

本文对文献[1]中介观RLC电路量子化定义的广义电荷、广义电流的量子涨落进行了进一步的分析,得出了广义电荷、广义电流的量子涨落与电阻及其它电路参数的关系。结果表明:在不同态中,广义电荷、广义电流的量子涨落都遵循测不准原理。     

基于CSCW的产品质量设计

针对先进制造环境下产品质量设计的特点,从现代企业的需求出发,提出一种新的产品质量设计模式,并基于CSCW技术,开发了一种适合企业内部和企业间的产品质量协同设计系统.并就系统各部分进行了分析,具体研究了协同实施的支持技术.系统综合运用Java,JSP,JavaServlet等技术,以及开放式的WWW网络平台增强了网络通信功能,提高了工作效率,缩短了产品开发周期,以便企业最快速地响应市场需求变化.最后,以某汽车产品的QFD展开为例验证了该系统能有效满足网络化制造企业的新需要.     

C语言程序实现齿轮基本参数几何尺寸计算

在机械设计中,计算是非常关键的环节。为了提高设计的效率,缩短设计时间,通过C语言来实现设计中的计算功能,既可以减少手工计算的失误率,又可以提高设计的准确性。本文采用C语言将齿轮基本参数的几何尺寸计算程序化,给设计带来了方便。     

蛋白质分子系统中的非线性声子效应（英）

研究具有两个量子态的蛋白质模型中的量子涨落和非线性声子效应,从模型哈密顿与运动方程出发,得到了系统中的孤子结合能及形宽能等相对于线性系统不同的一些基本性质.     

Quantum nonlinear optics with single photons enabled by strongly interacting atoms

The realization of strong nonlinear interactions between individual light quanta (photons) is a long-standing goal in optical science and engineering, being of both fundamental and technological significance. In conventional optical materials, the nonlinearity at light powers corresponding to single photons is negligibly weak. Here we demonstrate a medium that is nonlinear at the level of individual quanta, exhibiting strong absorption of photon pairs while remaining transparent to single photons. The quantum nonlinearity is obtained by coherently coupling slowly propagating photons to strongly interacting atomic Rydberg states in a cold, dense atomic gas. Our approach paves the way for quantum-by-quantum control of light fields, including single-photon switching, all-optical deterministic quantum logic and the realization of strongly correlated many-body states of light.     

Ordering and manipulation of the magnetic moments in large-scale superconducting pi-loop arrays

The phase of the macroscopic electron-pair wavefunction in a superconductor can vary only by multiples of 2pi when going around a closed contour. This results in quantization of magnetic flux, one of the most striking demonstrations of quantum phase coherence in superconductors. By using superconductors with unconventional pairing symmetry, or by incorporating pi-Josephson junctions, a phase shift of pi can be introduced in such loops. Under appropriate conditions, this phase shift results in doubly degenerate time-reversed ground states, which are characterized by the spontaneous generation of half quanta of magnetic flux, with magnitude 1/2 Phi(0)(Phi(0) = h/2e = 2.07 x 10(-15) Wb) (ref. 7). Until now, it has only been possible to generate individual half flux quanta. Here we report the realization of large-scale coupled pi-loop arrays based on YBa2Cu3O7-Au-Nb Josephson contacts. Scanning SQUID (superconducting quantum interference device) microscopy has been used to study the ordering of half flux quanta in these structures. The possibility of manipulating the polarities of individual half flux quanta is also demonstrated. These pi-loop arrays are of interest as model systems for studying magnetic phenomena--including frustration effects--in Ising antiferromagnets. Furthermore, studies of coupled pi-loops can be useful for designing quantum computers based on flux-qubits with viable quantum error correction capabilities.     

一种改进的AODV路由算法

为了进一步解决Ad Hoc网络拥塞,减小网络传输能量消耗,在AODV路由协议的基础上,利用随机早期检测,对该协议进行一系列的改进。根据当前节点中缓存的队列长度来确定不同方式回应RREQ以及综合考虑节点剩余能量和跳数,改进Hello包来节省路由能耗。仿真结果显示,改进后平均时延和丢包率降低,节能效果提高,延长了网络生存时间,提高了网络性能。     

Requirements Analyses Integrating Goals and Problem Analysis Techniques

One of the difficulties that goal-oriented requirements analyses encounters is that the efficiency of the goal refinement is based on the analysts’ subjective knowledge and experience. To improve the effi- ciency of the requirements elicitation process, engineers need approaches with more systemized analysis techniques. This paper integrates the goal-oriented requirements language i* with concepts from a struc- tured problem analysis notation, problem frames (PF). The PF approach analyzes software design as a con- textualized problem which has to respond to constraints imposed by the environment. The proposed ap- proach is illustrated using the meeting scheduler exemplar. Results show that integration of the goal and the problem analysis enables simultaneous consideration of the designer’s subjective intentions and the physi- cal environmental constraints.