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甚长波量子阱红外探测器光栅耦合的研究

物理学报 2006年第7期55卷 3642-3648页

作者：熊大元曾勇李宁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上海200083

采用平面波展开的散射矩阵方法研究n型甚长波量子阱红外探测器的二维衍射光栅,并同时从实验方面研究了其红外透射光谱.研究表明,n型量子阱器件的光栅耦合是传输场和倏逝场共同作用的结果.对于n型量子阱红外探测器的光栅耦合,光栅周期、... 详细信息

采用平面波展开的散射矩阵方法研究n型甚长波量子阱红外探测器的二维衍射光栅,并同时从实验方面研究了其红外透射光谱.研究表明,n型量子阱器件的光栅耦合是传输场和倏逝场共同作用的结果.对于n型量子阱红外探测器的光栅耦合,光栅周期、光栅深度和占空比三者之间相互影响;要达到好的光学耦合效果,需要根据量子阱器件的峰值探测波长选择合适的光栅参数.

关键词： n型量子阱红外探测器二维光栅光耦合

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纳米基复合材料的制备及其光谱特性的研究

纳米基复合材料的制备及其光谱特性的研究

作者：熊大元华东师范大学

学位级别：硕士

九十年代以来研制出以稀土掺杂的卤化物玻璃为材料的高增益光纤光放大器，后又陆续发现在卤化物及混合卤氧化物玻璃中具有更高的量子效率，但这类卤化物玻璃比较容易吸湿，化学稳定性、机械强度和拉纤性均不好，与信号传输石英光纤难以... 详细信息

九十年代以来研制出以稀土掺杂的卤化物玻璃为材料的高增益光纤光放大器，后又陆续发现在卤化物及混合卤氧化物玻璃中具有更高的量子效率，但这类卤化物玻璃比较容易吸湿，化学稳定性、机械强度和拉纤性均不好，与信号传输石英光纤难以熔接。利用氧化硅多孔玻璃来组装掺稀土卤化物纳米基团形成复合玻璃材料，以此结合卤化物玻璃和氧化硅玻璃的某些重要优点(量子效率和机械强度高，化学稳定性和可拉纤性好等)，使氟玻璃(或卤氧化物玻璃)为稀土离子提供优良的发光环境，同时纳米基团受到氧化硅多孔玻璃的保护和支撑，为工程实用化光放大器件以及新型发光器件奠定材料基础。工艺上采用改进的钠硼硅酸盐玻璃分相-酸浸蚀法制备了孔径为20-30nm的多孔玻璃，并成功实现了与掺Er／Yb的氟玻璃以及掺Eu离子的氯氧化物的精细复合。对Er离子单掺和Er／Yb双掺的氟玻璃及复合玻璃材料进行了光谱测量和比较分析。发现复合玻璃与相应的氟玻璃中Er离子相比，上转换光谱发生了显著变化并对其发光机制做了初步解释，提出了有关机理的理论问题。如何从成分设计和工艺方面上减少氟化物对纳米多孔玻璃的腐蚀是实验成功的关键，本文在此方面做了一定深度的探索。本文还研究了纳米多孔玻璃中的掺Eu离子的氯氧化物—YOCl固体粉末和EuCl溶液的光谱性质。与普通的YOCl荧光粉末相比，纳米基YOCl：Eu粉末中Eu的电偶极跃迁D→F的发射光谱被展宽，同时蓝移7nm;Eu的D→跃迁与D→F跃迁的相对强度之比在两种激发波长(254nm及393nm)下均得以增大。与普通的EuCl的溶液相比，纳米基溶液不具有典型的小尺寸效应及量子限域效应，但Eu高能级的激发态引起的发光得以增强。由于这种复合方法同时吸收了纳米多孔玻璃形状一定、机械强度高等优点，这种复合材料有望发展成为一种新型实用光学材料。

关键词：纳米多孔玻璃稀土离子掺Er3+/Yb3+氟玻璃掺Er3+/Yb3+的复合材料掺Eu3+的复合材料光谱量子尺寸效应

长波量子阱红外光电探测器金属光栅耦合的研究——基于金属表面等离子效应

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红外与毫米波学报 2011年第5期30卷 415-418页

作者：翁钱春李梁陈俊温洁熊大元华东师范大学信息科学技术学院极化材料与器件教育部重点实验室上海200241 信息功能材料国家重点实验室上海200050

采用时域有限差分法研究了二维金属光栅量子阱红外探测器的电磁场分布,研究表明充分利用金属表面等离子效应可显著提高量子阱红外探测器光耦合效率.研究还表明,对于8μm长波量子阱红外探测器,金属光栅结构选取圆孔直径与光栅周期比为0.8... 详细信息

采用时域有限差分法研究了二维金属光栅量子阱红外探测器的电磁场分布,研究表明充分利用金属表面等离子效应可显著提高量子阱红外探测器光耦合效率.研究还表明,对于8μm长波量子阱红外探测器,金属光栅结构选取圆孔直径与光栅周期比为0.8～0.9是最有益的,此时可获得最大的光耦合效率.

关键词：量子阱红外探测器二维金属光栅时域有限差分(FDTD) 金属表面等离子效应

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SAGCM-APD增益影响因子分析与优化

红外与激光工程 2010年第2期39卷 213-217,235页

作者：胡大鹏郭方敏朱晟伟熊大元华东师范大学信息科学技术学院极化材料与器件教育部重点实验室上海200241

应用二维漂移扩散模型研究具有分立吸收层、渐变层、电荷层和倍增层结构(SAGCM)的InGaAsP蛳InP雪崩光电探测器(APD),仿真分析了不同电荷层、倍增层厚度和掺杂浓度对电场分布、电流响应及击穿电压的影响,特别是参数变量对增益计算模型的... 详细信息

应用二维漂移扩散模型研究具有分立吸收层、渐变层、电荷层和倍增层结构(SAGCM)的InGaAsP蛳InP雪崩光电探测器(APD),仿真分析了不同电荷层、倍增层厚度和掺杂浓度对电场分布、电流响应及击穿电压的影响,特别是参数变量对增益计算模型的影响,载流子传输过程的时间依赖关系和倍增层中所处位置的影响。仿真结果表明:较高掺杂浓度和较薄电荷层结构可以改变器件内部的电场分布,进而提高增益值。当入射光波长为1.55μm,光功率为500 W/m2时,光电流响应量级在10-2 A;阈值电压降低到10 V以下,击穿电压为42.6 V时,器件倍增增益值大于100。

关键词： SAGCM-APD 雪崩光电探测器倍增增益电流响应仿真分析

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红外光电子学中的新族--量子阱红外探测器

中国科学（G辑） 2009年第3期39卷 336-343页

作者：陆卫李宁甄红楼徐文兰熊大元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上海200083 华东师范大学信息科学技术学院极化材料与器件教育部重点实验室上海200241

回顾了近10年基于半导体中量子限制效应红外探测器的进展.主要关注的是二维限制结构,即量子阱结构,形成的区别与传统红外光子探测的子带跃迁机理.在红外光电子领域作为新族的量子阱红外探测器(quantum well infrared photo-detector,QW... 详细信息

回顾了近10年基于半导体中量子限制效应红外探测器的进展.主要关注的是二维限制结构,即量子阱结构,形成的区别与传统红外光子探测的子带跃迁机理.在红外光电子领域作为新族的量子阱红外探测器(quantum well infrared photo-detector,QWIP)与最典型的红外探测器代表碲镉汞红外探测器进行了各自特色的分析,包括基本工作机理和材料与器件的制备技术等方面.对于QWIP发展的回顾提升了与碲镉汞红外探测器之间的互补关系.也给出了对于QWIP在未来发展方面的基本趋势.

关键词：红外光电子学量子阱红外探测器研究进展发展趋势

用金属小球进行长波量子阱红外探测器的光耦合

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物理学报 2007年第11期56卷 6648-6653页

作者：熊大元李志锋陈效双李宁甄红楼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上海200083

针对实验中9.5μm峰值响应波长的n型长波量子阱红外探测器设计运用二维金属小球(铜)阵列作光耦合结构.金属小球阵列均匀填充在绝缘的胶黏剂中,基于惠更斯原理研究二维金属小球阵列体系的光耦合和光吸收,结果表明对9.5μm响应波长的长波... 详细信息

针对实验中9.5μm峰值响应波长的n型长波量子阱红外探测器设计运用二维金属小球(铜)阵列作光耦合结构.金属小球阵列均匀填充在绝缘的胶黏剂中,基于惠更斯原理研究二维金属小球阵列体系的光耦合和光吸收,结果表明对9.5μm响应波长的长波量子阱红外探测器,采用周期为3μm,半径为0.9μm左右的金属小球阵列可以获得最佳的光耦合.优化设计后的量子效率(66%)远高于45°磨角耦合的量子效率(38%),为实验运用金属小球阵列进行长波量子阱红外探测器的光耦合提供了基本的理论依据和详细的优化设计方案.

关键词：长波量子阱红外探测器金属小球阵列光耦合光吸收

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第四种基本电路元件忆阻器及其应用

微纳电子技术 2013年第12期50卷 751-757页

作者：张永华郑芳林熊大元王永亮华东师范大学微电子电路与系统研究所上海200241 上海交通大学微纳科学技术研究院上海200240

忆阻器是一种具有记忆特性的新型元器件,被认为是与电阻、电感和电容并肩的4个基本电路元件之一。给出了忆阻器性质的简化数学模型,借助数学模型的仿真结果,分析了忆阻器的记忆特性和开关功能。介绍了基于氧化钛纳米薄膜的忆阻器的实际... 详细信息

忆阻器是一种具有记忆特性的新型元器件,被认为是与电阻、电感和电容并肩的4个基本电路元件之一。给出了忆阻器性质的简化数学模型,借助数学模型的仿真结果,分析了忆阻器的记忆特性和开关功能。介绍了基于氧化钛纳米薄膜的忆阻器的实际物理原理和工艺实现方法,总结了忆阻器在尺寸、速度、记忆能力和功耗等方面的优异性能。最后,举例说明了忆阻器在开发新一代高密度非易失型存储器和生物模拟领域可以起到的巨大的作用和其诱人的发展前景。

关键词：忆阻器纳米电子器件数学模型高密度存储器突触

Quantum Coupling Effect between Quantum Dot and Quantum Well in a Resonant Tunneling Photon-Number-Resolving Detector

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Chinese Physics Letters 2015年第10期32卷 162-165页

作者：翁钱春安正华熊大元朱自强 Key Laboratory of Polar Materials and Devices(Ministry of Education) East China Normal University Shanghai 200241 State Key Laboratory of Surface Physics and Key Laboratory of Micro and Nano Photonic Structures (Ministry of Education) Department of Physics Fudan University Shanghai 200433 Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures Fudan University Shanghai 200433

Excited states of lnAs quantum dots （QDs） can be energetically coupled with the confined level of OaAs quantum wells （QWs） in a thin-barrier resonant tunneling diode （RTD）. Single charge variation in the coupled QD can effectively switch on/off the resonant tunneling current passing through RTD, not only for emcient single-photon detection but also for photon-number-resolving detection. We present the study of the Q,D-QW coupling effect in the quantum dot coupled resonant tunneling diode （QD-cRTD） and figure out important factors for further improving the detector performance.

关键词： Quantum Coupling Effect between Quantum Dot and Quantum Well in a Resonant Tunneling Photon-Number-Resolving Detector RTD QDs

Photoluminescent properties of di(8-hydroxyquinolato) zinc impregnated in nanoporous glass

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Chinese Optics Letters 2004年第1期2卷 43-45页

作者：熊大元刘煜炎袁绥华 Key Laboratory of Optical and Magnetic Resonance Spectroscopy Department of Physics East China Normal University Shanghai 200062 Department of Physics South-West China Normal University Chongqin 400715

Photoluminescent properties of a metal-organic complex, di(8-hydroxyquinolato) zinc, impregnated in nanoporous glass were investigated. In comparison with those in the normal organic fluorescent material, the emission band of the impregnated organic phosphor became wider. Blueshift (14 nm) was observed due to π*→n emission transition. The excitation band of the embedded organic phosphor had a larger blueshift and was divided into several sub-bands. The intensity in the short wavelength end of the embedded organic fluorescent material became much stronger.

关键词： Photoluminescence