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晶格失配对GaAsSb/InP异质结中合金拉曼散射的温度依赖特性的影响

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红外与毫米波学报 2021年第6期40卷 791-797页

作者：储媛媛刘莹妹李生娟徐志成陈建新王兴军上海理工大学材料科学与工程学院上海200093 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 中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室上海200083

通过在3~300 K的低温变温拉曼光谱的测量,对不同Sb组分的GaAsSb/InP异质结中的由Sb组分引起的声子非谐效应进行了拉曼散射的研究。实验发现,随着温度的降低,长光学声子峰位向高波数移动,当温度低于100 K时,变化趋于平缓。分别利用三声... 详细信息

通过在3~300 K的低温变温拉曼光谱的测量,对不同Sb组分的GaAsSb/InP异质结中的由Sb组分引起的声子非谐效应进行了拉曼散射的研究。实验发现,随着温度的降低,长光学声子峰位向高波数移动,当温度低于100 K时,变化趋于平缓。分别利用三声子模型和四声子模型计算模拟了光学声子和温度的依赖关系,并和实验结果对比发现,与三声子模型相比,四声子模型与实验数据符合更好,表明温度依赖的拉曼散射峰位的变化必须考虑四次声子非谐振动。相对于晶格失配的样品S1(Sb=37.9%)和S3(Sb=56.2%),获得的声子非谐度在晶格匹配的样品S2(Sb=47.7%)中是最小的,同时通过对声子线宽的研究表明S2中声子寿命是最长的。结合低温光致发光的实验结果,证实了GaAsSb合金晶格振动的声子非谐效应和声子寿命不仅受合金无序散射的影响,同时受到和衬底晶格失配引入的线缺陷和缺陷的声子散射影响。

关键词： GaAsSb/InP异质结非谐效应声子寿命四声子模型

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利用受激布里渊散射在光纤中实现光存储

强激光与粒子束 2010年第5期22卷 1153-1156页

作者：丁迎春任玉荣鲍磊北京化工大学物理系北京100029

利用有限差分法在慢变包络近似下求解了耦合波方程组,并从理论上实现了短光脉冲的存储。研究了数据脉冲的读出效率随声子寿命、布里渊增益系数、数据脉冲强度和控制脉冲强度的变化规律。结果显示:在长声子寿命的条件下,可以获得高的读... 详细信息

利用有限差分法在慢变包络近似下求解了耦合波方程组,并从理论上实现了短光脉冲的存储。研究了数据脉冲的读出效率随声子寿命、布里渊增益系数、数据脉冲强度和控制脉冲强度的变化规律。结果显示:在长声子寿命的条件下,可以获得高的读出效率和长的存储时间,而布里渊增益系数和数据脉冲强度对读出效率没有影响;增大布里渊增益系数可以降低所需控制脉冲的强度。这种方法对短脉冲可以实现有效存储,而对长脉冲不能实现存储。

关键词：受激布里渊散射光存储读出效率声子寿命布里渊增益系数

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介质参数对受激布里渊散射特性的影响

强激光与粒子束 2005年第1期17卷 51-54页

作者：哈斯乌力吉吕志伟何伟明王双义哈尔滨工业大学光电子技术研究所

采用一维瞬态模型对受激布里渊散射(SBS)过程进行了数值模拟,研究了介质参数对SBS特性的影响规律;选取FC 72、FC 75、CCl4、CS2、丙酮、苯以及CCl4/乙醇的混合溶液等作为散射介质,在Nd∶YAG 调Q激光系统下进行了实验研究,比较... 详细信息

采用一维瞬态模型对受激布里渊散射(SBS)过程进行了数值模拟,研究了介质参数对SBS特性的影响规律;选取FC 72、FC 75、CCl4、CS2、丙酮、苯以及CCl4/乙醇的混合溶液等作为散射介质,在Nd∶YAG 调Q激光系统下进行了实验研究,比较了各种介质所产生的SBS脉宽、能量反射率和波形之间的差异,由此讨论了介质参数对SBS特性的影响。结果表明,介质增益系数越大,吸收系数越小,SBS能量反射率就越大;吸收系数越大,产生的SBS脉宽就越窄;声子寿命越短,SBS波形前沿就越陡,并且越容易出现调制现象。

关键词：受激布里渊散射液体介质增益系数吸收系数声子寿命

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受激布里渊散射脉冲压缩技术研究进展

强激光与粒子束 2021年第5期33卷 1-19页

作者：廉玉东王禹贺章雨琴韩世伟虞洋齐萱栾楠楠白振旭王雨雷吕志伟河北工业大学先进激光技术研究中心天津300401 河北省先进激光技术与装备重点实验室天津300401 天津市电子材料与器件重点实验室天津300401

受激布里渊散射(SBS)作为三阶光学效应广泛应用于激光组束、分布式光纤传感、布里渊激光器等领域。近年来,SBS脉冲压缩亦得到特殊关注。基于布里渊放大过程中的能量转移特性,SBS脉冲压缩技术能够将ns量级脉冲压缩至亚ns量级,峰值功率可... 详细信息

受激布里渊散射(SBS)作为三阶光学效应广泛应用于激光组束、分布式光纤传感、布里渊激光器等领域。近年来,SBS脉冲压缩亦得到特殊关注。基于布里渊放大过程中的能量转移特性,SBS脉冲压缩技术能够将ns量级脉冲压缩至亚ns量级,峰值功率可提升1~2个数量级。系统介绍了SBS脉冲压缩基本理论,综合论述了SBS压缩器结构、增益介质、泵浦脉冲等因素对脉冲压缩特性的影响,并对SBS脉冲压缩发展趋势进行了展望,为今后SBS特性的研究提供了有益参考,也为高重频、高能量激光的获取提供了可行方案。

关键词：受激布里渊散射脉冲压缩增益介质声子寿命泵浦脉冲

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单晶金刚石声子非简谐衰减效应研究

人工晶体学报 2023年第3期52卷 442-451页

作者：李斌胡秀飞杨旖秋王英楠谢雪健彭燕杨祥龙王希玮胡小波徐现刚冯志红山东大学新一代半导体材料研究院济南250100 山东大学晶体材料国家重点实验室济南250100 专用集成电路国家级重点实验室石家庄050051 中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

随着金刚石作为散热材料在大功率半导体器件、激光器、微波器件和大规模集成电路等领域中的应用愈加广泛,通过对金刚石局部进行精确测温以评价其散热性能是一个重要的研究课题。本文使用拉曼光谱仪对不同掺杂类型的高温高压(HTHP)样品... 详细信息

随着金刚石作为散热材料在大功率半导体器件、激光器、微波器件和大规模集成电路等领域中的应用愈加广泛,通过对金刚石局部进行精确测温以评价其散热性能是一个重要的研究课题。本文使用拉曼光谱仪对不同掺杂类型的高温高压(HTHP)样品和化学气相沉积(CVD)样品在228~678 K进行检测,得到了金刚石样品TO模拉曼峰位、半峰全宽等与温度的一一对应关系,并通过理论计算模型明确了热膨胀、三声子、四声子随温度变化对拉曼峰位、半峰全宽的贡献。理论和实验测试结果发现:不同掺杂以及不同类型样品的拉曼光谱峰位无明显区别;随温度升高,半峰全宽宽化,主要影响因素为声子衰减导致的非简谐效应,同时受载流子的电离率、浓度、类型,以及缺陷和杂质影响;声子寿命主要受到声子的非简谐衰减作用影响,基本不受杂质散射的影响。本研究为金刚石材料的温度检测提供了一种无损、非接触、高空间分辨率的方法。

关键词：单晶金刚石拉曼光谱掺杂温度相关性声子衰减声子寿命

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声子散射通道对CaO和CaS异常热导率的影响

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沈阳工业大学学报 2022年第5期44卷 525-529页

作者：孟晋李楠董鹏马龙宣杨昊京宸沈阳工业大学建筑与土木工程学院沈阳110870

为了揭示室温下氧化钙的导热系数低于硫化钙这一反常现象的物理机制,利用结合声子玻尔兹曼输运方程和第一原理计算方法系统研究了CaM的热导率.结果表明:CaM中热导率顺序为CaS>CaO>CaSe>CaTe,CaS热导率在声子频率高于2 THz后显著增加,最... 详细信息

为了揭示室温下氧化钙的导热系数低于硫化钙这一反常现象的物理机制,利用结合声子玻尔兹曼输运方程和第一原理计算方法系统研究了CaM的热导率.结果表明:CaM中热导率顺序为CaS>CaO>CaSe>CaTe,CaS热导率在声子频率高于2 THz后显著增加,最终成为4种化合物中热导率最高的材料;声子寿命是CaM热导率变化的主控因素,三声子散射相空间的变化趋势与声子寿命一致,这与声子的纵向光学支与横向光学支劈裂直接相关.因此,声子散射通道的数量决定了CaM的声子寿命,也是CaO热导率低于CaS这一反常现象的物理本质.

关键词：晶格热导率第一性原理玻尔兹曼传输方程声子寿命声子散射通道热输运氧化钙硫化钙

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泵浦脉冲宽度对受激布里渊散射保真度的影响

量子电子学报 2007年第3期24卷 369-373页

作者：张祎吕志伟何伟明王雨雷哈斯哈尔滨工业大学光电子技术研究所黑龙江哈尔滨150001

为了研究泵浦脉冲宽度对受激布里渊散射(SBS)相位共轭保真度的影响,分别采用CCl_4、N- hexane、CS_2三种不同的SBS介质,在泵浦脉宽分别为12 ns、7 ns和2 ns的情况下,采用列阵相机法对保真度进行实验研究．结果表明:泵浦脉宽对SBS相位共... 详细信息

为了研究泵浦脉冲宽度对受激布里渊散射(SBS)相位共轭保真度的影响,分别采用CCl_4、N- hexane、CS_2三种不同的SBS介质,在泵浦脉宽分别为12 ns、7 ns和2 ns的情况下,采用列阵相机法对保真度进行实验研究．结果表明:泵浦脉宽对SBS相位共轭保真度有很大影响．当泵浦脉宽远大于介质声子寿命时,保真度保持较高数值,且比较稳定;当泵浦脉宽逐渐接近并近似等于声子寿命时。保真度的值开始逐渐降低,降低的幅度也逐渐增大,稳定性也开始变差;当泵浦脉宽减小到小于声子寿命时,保真度大幅度降低,波动性增大,相位共轭情况很差．

关键词：非线性光学相位共轭保真度列阵相机声子寿命受激布里渊散射

半导体材料铟铝（镓）氮薄膜的光学性能与结构研究

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半导体材料铟铝（镓）氮薄膜的光学性能与结构研究

作者：千英达广西大学

学位级别：硕士

InAlN作为III-V族直接带隙半导体,可用于制造发光二极管(LED),布拉格反射镜(DBR)和功率晶体管等器件。InAlN材料带隙可调范围为0.7～6.2 eV,有着优良的热化学稳定性,且在In含量为17 at%时与GaN有很好的晶格匹配度。在使用金属有机化学... 详细信息

InAlN作为III-V族直接带隙半导体,可用于制造发光二极管(LED),布拉格反射镜(DBR)和功率晶体管等器件。InAlN材料带隙可调范围为0.7～6.2 eV,有着优良的热化学稳定性,且在In含量为17 at%时与GaN有很好的晶格匹配度。在使用金属有机化学气相沉积法(MOCVD)生长InAlN/Ga N异质结时,由于生长Ga N层时留在反应器壁的残留物或是GaN层的扩散作用,InAlN层中会无意中掺入Ga。Ga的掺入对InAlN外延层的带隙、光学常数以及表面质量都有影响,从而改变与之相关的光电子器件的接收波长和效率以及功率晶体管的电流处理能力。生长InAlN/Ga N异质结是制作相关器件的基础步骤,了解如何抑制Ga的扩散以及Ga的掺入量对InAlN性质的影响是十分重要的。本论文研究的A,B,C三片InAl(Ga)N/Ga N样品(外延层有不同浓度的Ga掺入),是采用脉冲式金属有机物化学气相沉积技术(PMOCVD)在蓝宝石衬底上以纳米级的不同生长结构生长而成的。通过角分辨X射线光电子能谱(ARXPS)得出样品中Ga的掺入量,表面元素的化学态和组分比以及能带偏移;采用变角度椭偏光谱(VASE)获得样品光学常数、禁带宽度和薄膜厚度等信息以及高温测试下样品的稳定性;通过拉曼光谱(Raman)得出不同温度下外延层的光生声子寿命。本文的具体研究内容和成果如下:(1)通过对比InAl(Ga)N外延层不同深度的Ga元素含量,得出Ga污染主要原因是由于GaN层的扩散作用,同时发现2 nm AlN插入层可以有效减少Ga原子的扩散量,从而减少表面缺陷密度,改善InAl(Ga)N层表面质量。(2)通过对价带偏移,导带偏移及禁带宽度计算,发现随着Ga的掺入量由20.6 at%减少至6.4 at%,InAl(Ga)N/Ga N异质结价带偏移量由0.5 e V减至0.27 e V。当Ga掺入量为20.6 at%时,InAl(Ga)N与GaN价带顶持平,Ga掺杂量的增加使异质结界面由I型跨接带隙向II型交错带隙转变。(3)通过VASE拟合所得的InAl(Ga)N层的光学常数发现,在800 K温度以下Varshni方程可以成功拟合PMOCVD法所生长的InAl(Ga)N外延层光学参数随温度的变化曲线,说明外延层物理性质未产生突变。同时得出减少Ga掺入量可以使晶格稳定性更高,而且AlN插入层可以有效改善InAl(Ga)N薄膜质量。(4)结合非谐效应中的三声子的过程和四声子过程,对在80K-580K范围内InAl(Ga)N层A(LO)模的峰位和半峰宽的变温拉曼光谱进行拟合,得出Ga掺杂浓度较高的样品在高温下LO模声子寿命减小速率更大,薄膜稳定性更低。

关键词： InAl(Ga)N/GaN异质结 Ga扩散现象跨接式带隙 InAl(Ga)N薄膜热稳定性声子寿命

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二维体系热力学及其热输运的第一性原理研究

二维体系热力学及其热输运的第一性原理研究

作者：邢玉恒扬州大学

学位级别：硕士

碳纳米管和石墨烯都是碳族元素在低维体系下的重要物质构成,它们优异的热学、力学、电学等性质引起了人们极大的兴趣。自从石墨烯问世以来,与其结构类似的二维层状纳米材料在众多研究领域引起了更为广泛的关注。现在的超级电脑、服务器... 详细信息

碳纳米管和石墨烯都是碳族元素在低维体系下的重要物质构成,它们优异的热学、力学、电学等性质引起了人们极大的兴趣。自从石墨烯问世以来,与其结构类似的二维层状纳米材料在众多研究领域引起了更为广泛的关注。现在的超级电脑、服务器等在操作过程中产生大量热,这些热不仅仅对信息处理有害,而且使周围环境温度升高。由于微电子尺度已经发展到纳米量级,器件能否良好的运作很大程度上取决于材料的导热能力。随着器件微型化的发展及性能的提高,电子器件的尺度已经进入了纳米尺度,对材料热传导的性能有了更高的要求。相对于宏观体系中的热输运,低维体系中热输运具有的独特的性质,例如石墨烯材料有很高的导热率、热导率和体系的尺度相关等等,目前对低维体系热性质及热输运的研究已经成为凝聚态物理一个非常重要的领域。此外,随着器件微型化的发展及性能的提高,电子器件的尺度已经进入了纳米尺度,对材料热传导的性能有了更高的要求,如何通过各种物理和化学的方法修饰低维材料,进而调控材料的各种性质已经成为重要的前沿方向。二维石墨烯的氧化研究对石墨烯内部的氧化情况以及对于石墨烯材料的性质有重要作用。本论文主要的工作有:1、运用第一性原理计算方法(Gaussian)对二维体系石墨烯进行化学结构方面的修饰,通过引入Stone-Wales(S-W)缺陷以及添加化学取代基羟基(-OH)的情况研究二维石墨烯在不同化学结构下材料的化学反应速率的快慢性质以及反应前后内能变化的一些关系。我们通过修饰特定尺寸二维石墨烯的结构来改变其相关的热力学,化学方面的性质,计算并分析不同活性位点结构修饰的情况下二维石墨烯化学反应的快慢,并进一步添加相关的化学取代基(-OH)来进一步改善其化学、热力学相关的性质;2、用第一性原理方法(Vasp、Phonopy、ShengBTE)研究二维体系的alpha型石墨炔的热力学相关的性质,通过计算石墨炔的力常数进一步计算其热导率,通过研究其热力学方面的参数得出其热导系数,分析其声子的寿命等。通过对二维石墨炔的分析,计划用经典和量子的研究方法对同一种材料进行相关的研究和计算。在这篇工作中,通过对二维体系不同构型氧化石墨烯过渡态的研究我们发现含有S-W缺陷键的石墨烯可以大大提高化学氧化反应速率,在引入S-W缺陷键后可以改变石墨烯平面上的电子云分布,提高化学反应时电子转移率;另外,研究发现在石墨烯平面上加入羟基取代基后也可以大幅度降低氧化反应的过渡态能垒、提高反应的速率。此外通过对delta型石墨炔三种杂化键键能大小的比较我们得出在化学反应时碳碳三键的化学反应过渡态能垒最低即这种化学键类型最容易断键发生氧化。另外,在研究石墨烯、氧化石墨烯、石墨炔三种类型的碳组元素的热导率时,我们发现石墨烯的热导率在这三种材料中为最高,但当在石墨烯平面上引入环氧基后可以大幅度降低其热导率,而石墨炔的热导率在三种材料中也相对较低。

关键词：石墨烯石墨炔化学修饰热导率声子寿命