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基于金刚石量子色心的温度磁场同步测量技术

微纳电子技术 2022年第11期59卷 1226-1233,1241页

作者：王曹刘启慧程建功陈浩武震宇中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050 中国科学院大学北京100049 上海大学微电子学院上海200444 上海微技术工业研究院上海201800

金刚石中的氮空位(NV)色心具有极佳的量子性质,并且对温度和磁场敏感,为温度与磁场的精密测量提供了新的解决方案。提出一种基于金刚石NV色心的温度和磁场同步测量方法。NV色心自旋塞曼劈裂能级随温度同向移动、随磁场反向移动。通过对... 详细信息

金刚石中的氮空位(NV)色心具有极佳的量子性质,并且对温度和磁场敏感,为温度与磁场的精密测量提供了新的解决方案。提出一种基于金刚石NV色心的温度和磁场同步测量方法。NV色心自旋塞曼劈裂能级随温度同向移动、随磁场反向移动。通过对劈裂能级同时进行光探测磁共振探测,并结合频率调制解调技术,实现了对温度和磁场的同步测量。自旋双共振系统的3 d B带宽为1 k Hz。在激光功率400 m W、自旋劈裂能级对的驱动微波功率分别为30 d Bm和35 d Bm时,温度灵敏度和磁灵敏度分别约为0.4mK/√Hz和1.1nT/√Hz。温度测量对磁场的隔离度约10 d B。该技术为大动态范围温度与磁场的同步测量提供了解决方案。

关键词：量子传感氮空位(NV)色心温度测量磁测量自旋双共振

利用原位APXPS与STM研究H2.ZnO(1010)表面的活化

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物理化学学报 2018年第12期34卷 1366-1372页

作者：刘强韩永曹云君李小宝黄武根余毅杨帆包信和李毅敏刘志中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050 中国科学院大连化学物理研究所辽宁大连116011 上海科技大学物质科学与技术学院上海201203 中国科学院大学北京100049

Cu/ZnO/Al_2._3是工业中最广泛使用的甲醇合成催化剂。然而该催化反应的活性位点和机理目前仍存争议。H_2.为反应物之一,研究其在ZnO表面的活化和解离对于弄清甲醇合成反应的催化机理具有重要的帮助。本工作利用近常压光电子能谱(APXPS... 详细信息

Cu/ZnO/Al_2._3是工业中最广泛使用的甲醇合成催化剂。然而该催化反应的活性位点和机理目前仍存争议。H_2.为反应物之一,研究其在ZnO表面的活化和解离对于弄清甲醇合成反应的催化机理具有重要的帮助。本工作利用近常压光电子能谱(APXPS)和扫描隧道显微镜(STM)原位研究了H_2.ZnO (1010)表面上的活化和解离。APXPS结果表明:在0.3mbar (1 mbar=100 Pa)的H_2.氛中,室温下ZnO表面形成羟基(OH)吸附物种。STM实验发现通入H_2.ZnO表面发生了(1×1)到(2.1)的重构。上述结果和原子H在ZnO (1010)表面的吸附结果一致。然而吸附H_2.可以导致同样的现象。因此,我们还开展了H_2.在ZnO (1010)表面吸附的对比实验。结果表明:H_2.氛中ZnO表面发生0.3 eV的能带弯曲,而H_2.吸附实验中几乎观察不到能带弯曲发生。同时,热稳定性实验表明H_2.氛中ZnO表面的OH不同于H_2.解离吸附产生的OH,前者具有更高的脱附温度。因此,本工作的结果表明常温和常压下H_2.ZnO (1010)表面发生解离吸附。这一结果和以往超高真空下未发现H_2.ZnO (1010)表面上的解离不同,说明H_2.活化是一个压力依赖过程。

关键词： H2 ZnO(1010) 活化解离吸附近常压光电子能谱扫描隧道显微镜

不同能量和注量电子辐照对InP HEMT材料电学特性影响

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原子能科学技术 2021年第12期55卷 2274-2281页

作者：周书星方仁凤陈传亮张欣魏彦锋曹文彧类淑来艾立鹍湖北文理学院低维光电材料与器件湖北省重点实验室湖北襄阳441053 中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050

本文采用气态源分子束外延法(GSMBE)制备了匹配型InGaAs/InAlAs磷化铟基高电子迁移率器件(InP HEMT)外延结构材料。针对该外延结构材料开展了不同能量和注量电子束辐照试验,测试了InP HEMT外延结构材料二维电子气(2.EG)辐照前后的电学特... 详细信息

本文采用气态源分子束外延法(GSMBE)制备了匹配型InGaAs/InAlAs磷化铟基高电子迁移率器件(InP HEMT)外延结构材料。针对该外延结构材料开展了不同能量和注量电子束辐照试验,测试了InP HEMT外延结构材料二维电子气(2.EG)辐照前后的电学特性,获得了辐照前后InP HEMT外延材料二维电子气浓度和迁移率归一化退化规律,分析了不同能量和注量电子束辐照对外延材料电学特性的影响。结果发现:在相同辐照注量2.10^(15) cm^(-2.条件下,电子束辐照能量越高,InP HEMT外延材料电学特性退化越严重;1.5 MeV电子束辐照时,当辐照注量超过4×10^(14) cm^(-2.后,外延材料电学特性开始明显退化,当电子辐照注量达到3×10^(15) cm^(-2.后,外延材料电学特性退化趋势减弱趋于饱和。产生上述现象原因如下:电子束与材料晶格发生能量传递,产生非电离能损(NIEL),破坏晶格完整性,高能量电子束具有较高的非电离能损,会产生更多的位移损伤缺陷,导致InP HEMT外延材料电学特性更严重退化;InP HEMT外延材料电学特性主要受沟道InGaAs/InAlAs异质界面能带结构和各种散射过程影响,随着电子辐照注量的增加,位移损伤剂量增大,辐射损伤诱导缺陷会在沟道异质界面处集聚直至饱和。

关键词： InP HEMT 二维电子气电子辐照位移损伤

磷化铟高电子迁移率晶体管外延结构材料抗电子辐照加固设计

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物理学报 2022年第3期71卷 284-291页

作者：周书星方仁凤魏彦锋陈传亮曹文彧张欣艾立鹍李豫东郭旗湖北文理学院物理与电子工程学院低维光电材料与器件湖北省重点实验室襄阳441053 中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050 中国科学院新疆理化技术研究所中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室乌鲁木齐830011

为研究磷化铟高电子迁移率晶体管(InP HEMT)外延结构材料的抗电子辐照加固设计的效果,本文采用气态源分子束外延法制备了系列InP HEMT外延结构材料.针对不同外延结构材料开展了1.5 MeV电子束辐照试验,在辐照注量为2.10^(15)cm^(-2.条件... 详细信息

为研究磷化铟高电子迁移率晶体管(InP HEMT)外延结构材料的抗电子辐照加固设计的效果,本文采用气态源分子束外延法制备了系列InP HEMT外延结构材料.针对不同外延结构材料开展了1.5 MeV电子束辐照试验,在辐照注量为2.10^(15)cm^(-2.条件下,并测试了InP HEMT外延结构材料二维电子气辐照前后的电学特性,获得了辐照前后不同外延结构InP HEMT材料二维电子气归一化浓度和电子迁移率随外延参数的变化规律,分析了InP HEMT二维电子气辐射损伤与Si-δ掺杂浓度、InGaAs沟道厚度和沟道In组分以及隔离层厚度等结构参数的关系.结果表明:Si-δ掺杂浓度越大,隔离层厚度较薄,InGaAs沟道厚度较大,沟道In组分低的InP HEMT外延结构二维电子气辐射损伤相对较低,具有更强的抗电子辐照能力.经分析原因如下:1)电子束与材料晶格发生能量传递,破坏晶格完整性,且在沟道异质界面引入辐射诱导缺陷,增加复合中心密度,散射增强导致二维电子气迁移率和浓度降低;2.高浓度Si-δ掺杂和薄隔离层有利于提高量子阱二维电子气浓度,降低二维电子气受辐射损伤的影响;3)高In组分应变沟道有利于提高二维电子气迁移率,但辐照后更容易应变弛豫产生位错缺陷,导致二维电子气迁移率显著下降.

关键词：磷化铟高电子迁移率晶体管二维电子气电子束辐照辐射加固

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介质金属膜波导在G波段和4.3THz的传输特性

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红外与毫米波学报 2019年第2期38卷 215-222页

作者：张学文谭智勇陈可旺李维轩赵泽巧俞舒元朱晓松曹俊诚石艺尉复旦大学信息科学与工程学院电磁波信息科学教育部重点实验室上海200433 中国科学院上海微系统与信息技术研究所中国科学院太赫兹固态技术重点实验室上海200050

制作了具有不同介质膜厚度的大口径柔性介质金属膜波导,测试了金属膜波导和介质金属膜波导在G波段、4. 3 THz和中远红外等频段的传输特性.结果表明,波导的传输损耗在G波段随介质膜厚的增加而增加,孔径2. 6mm的金属膜波导在160 GHz传输... 详细信息

制作了具有不同介质膜厚度的大口径柔性介质金属膜波导,测试了金属膜波导和介质金属膜波导在G波段、4. 3 THz和中远红外等频段的传输特性.结果表明,波导的传输损耗在G波段随介质膜厚的增加而增加,孔径2. 6mm的金属膜波导在160 GHz传输损耗为2. 1 d B/m且在G波段波导的传输损耗对弯曲不敏感.在4. 3 THZ频点波导的传输损耗随介质膜厚的增加而减小,镀制介质膜可以大幅减小波导的传输损耗以及弯曲附加损耗,孔径3. 6mm介质膜厚为1. 2.m的介质金属膜波导的传输损耗为2. 84 d B/m.光斑能量则随介质膜厚的增加更加集中于低阶传输模式.

关键词：光纤光学介质金属膜波导 G波段太赫兹传输损耗

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高功率直接液冷固体薄片激光器的设计与实验

中国激光 2018年第12期45卷 18-28页

作者：易家玉涂波曹海霞安向超廖原尚建力吴晶崔玲玲苏华阮旭高清松唐淳张凯中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 复旦大学信息科学与工程学院上海200082

设计了一种新型高功率直接液冷固体薄片激光器,由数十至数百片透射薄片密集堆叠构成分布式增益系统,使特种激光冷却液在增益介质间的平板微流道内流动以实现薄片直接冷却,有效解决了传统高功率固体激光器中增益介质焊接于热沉引入的热... 详细信息

设计了一种新型高功率直接液冷固体薄片激光器,由数十至数百片透射薄片密集堆叠构成分布式增益系统,使特种激光冷却液在增益介质间的平板微流道内流动以实现薄片直接冷却,有效解决了传统高功率固体激光器中增益介质焊接于热沉引入的热致应力、焊接面变形等问题。对该激光器的腔内损耗、腔内像差等参数进行了优化设计。分析了影响光-光转换效率的关键因素,根据像差特点给出了光束质量控制方法。将2.片薄片以特别角度密集堆叠构成增益模块,利用两个增益模块在稳腔和非稳腔中均实现了功率大于9kW的准连续波(QCW)偏振激光输出,且这一实验室光源的体积小于0.4m3。

关键词：激光器高功率激光固体激光薄片激光器直接液冷

2.0μm中红外量子阱激光器研制及其性能测试与分析

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光电子．激光 2018年第9期29卷 933-937页

作者：杨维凯王海龙曹春芳严进一赵旭熠周长帅龚谦曲阜师范大学物理系山东省激光偏光与信息技术重点实验室山东曲阜273165 中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050

利用固态源分子束外延技术在GaSb衬底上生长InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱激光器结构,研制了激射波长为2.0μm波段的GaSb基量子阱激光器。测量了激光器的阈值电流密度随激光器腔长的变化规律,得出无限腔长时器件的阈值电流密度为135A/cm^2.... 详细信息

利用固态源分子束外延技术在GaSb衬底上生长InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱激光器结构,研制了激射波长为2.0μm波段的GaSb基量子阱激光器。测量了激光器的阈值电流密度随激光器腔长的变化规律,得出无限腔长时器件的阈值电流密度为135A/cm^2.在室温连续波工作模式下,测得激光器的内量子效率为61.1%,内部损耗为8.3cm-1,激光输出功率斜效率为112.W/A,最高输出功率达到72.W,器件性能优异。另外,还研究了改变激光器的腔长和改变注入电流的条件下器件激射波长的调谐特性。器件激射波长随注入电流的红移速度为0.475nm/mA。对于不同腔长的器件,腔长越长,器件工作波长越长,工作波长和腔长之间呈单调关系。上述波长变化规律是GaSb量子阱激光器的典型特征。

关键词：分子束外延阈值电流密度量子阱激射波长

Single-mode GaSb-based laterally coupled distributed-feedback laser for CO_(2.gas detection

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chinese Physics B 2023年第10期32卷 443-447页

作者：韩实现严进一曹春芳杨锦杜安天陈元宇刘若涛王海龙龚谦 key laboratory of {2. solid state technology Shanghai Institute of Microsystem and Information TechnologyShanghai 200050China Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China Shandong Provincial key laboratory of Laser Polarization and {2. technology School of Physics and Physical EngineeringQufu Normal UniversityQufu 273165China

We report on a GaSb-based laterally coupled distributed feedback(LC-DFB)laser with Cr gratings operating at 2.04 nm for CO_(2.detection *** packaged with single-mode fiber pigtailed,the laser diode operates in the continuous-wave mode in a temperature range from-10℃to 60℃,with a maximum output power of 2.mW and a maximum side-mode suppression ratio over 30 ***-modulated absorption spectroscopy of CO_(2.demonstrates the applicability of the LC-DFB laser to tunable diode laser absorption ***,the diode junction temperature,which is measured by using the wavelength shift method,exhibits a maximum value of 17℃in the single-mode operation range.

关键词： semiconductor lasers quantum wells laser spectroscopy

terahertz metalens of hyper-dispersion

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Photonics Research 2022年第4期10卷 886-895页

作者： Fen Zhao Ziping Li Sheng Li Xuemei Dai Yi Zhou Xiaoyu Liao JCcao Gaofeng Liang Zhengguo Shang Zhihai Zhang Zhongquan Wen Hua Li Gang Chen key laboratory of Optoelectronic {2. and Systems(Chongqing University) Ministry of EducationSchool of Optoelectronic EngineeringChongqing UniversityChongqing 400044China key laboratory of {2. solid state technology Shanghai Institute of Microsystem and Information TechnologyChinese Academy of SciencesShanghai 200050China

Chromatic optical lenses have promising applications in three-dimensional imaging, which allows fast spectral tomography without mechanical moving parts. The scanning range of current chromatic optical lenses is limited by their dispersion ability. The recent development in metasurfaces provides ideal blocks for optical wavefront manipulation and dispersion engineering of artificial materials at sub-wavelength scales. Hyper-dispersive metalenses can be realized by utilizing dispersive meta-atoms, which have enhanced dispersion compared to regular diffractive lenses. This is critical for increasing the imaging depth of fast spectral tomography. In this work, a hyper-dispersive metalens is realized with a chromatic dispersion 1.76 times greater than that of a regular diffractive metalens in the THz frequency range of 2.40–2.61 THz by simultaneously controlling the frequencydependent phase, group delay(GD), and GD dispersion of the metalens. This approach can also be extended to other optical spectra and improve the performance of spectral tomography.

关键词： dispersion moving chromatic