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基于球形微粒的光学共振实现室温下的持久光谱烧孔

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中国激光 1996年第10期23卷 942-946页

作者：陈凌冰王艳潘永乐李富铭府寿宽复旦大学物理系

基于微腔光学共振机制，实现了尼罗蓝（ＮｉｌｅＢｌｕｅ）分子掺杂的微米尺寸球形聚合物微粒体系的室温持久光谱烧孔．该研究对于探索室温频域光存贮新机制新材料具有意义。

关键词：微腔共振光谱烧孔掺杂尼罗兰分子光信息存储

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微纳米结构诱导多重机制提升有机太阳能电池性能研究

微纳米结构诱导多重机制提升有机太阳能电池性能研究

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作者：李志祥华侨大学

学位级别：硕士

有机太阳能电池（OSCs）具有柔性,量轻,绿色环保,可大面积制备等优点,是最有潜力的下一代电池。但是也因为其能量转化效率低和寿命短,限制了其商业化应用的脚步。影响OSCs效率的一个重要因素是有源层厚度与激子的传输距离之间相互制约,... 详细信息

有机太阳能电池（OSCs）具有柔性,量轻,绿色环保,可大面积制备等优点,是最有潜力的下一代电池。但是也因为其能量转化效率低和寿命短,限制了其商业化应用的脚步。影响OSCs效率的一个重要因素是有源层厚度与激子的传输距离之间相互制约,因此如何在不增加有源层厚度情况下提升光吸收成为研究重点。研究者们通过引入不同形貌和尺寸的微纳米结构来提升OSCs性能的。本文制备了微纳米复合周期光栅结构,并利用严格耦合波算法（RCWA）和时域有限差分法（FDTD）分析微纳米复合周期光栅提升OSCs光吸收作用机理。论文的研究工作主要包括以下几个方面:1:微纳米复合周期光栅的制备。首先用传统的光刻技术,制备一维条形矩形光栅结构（周期6μm）。其次用激光双光束干涉曝光制备纳米周期结构,通过调节入射光角度控制光栅周期大小,可以制备周期大于250nm的纳米光栅结构。最后利用两种工艺相结合的方法制备出微纳米复合周期光栅结构（MNCGs）的衬底。2:微纳米复合周期光栅结构提升OSCs光吸收作用机理分析。我们在OSCs金属背电极Ag和有源层界面处引入MNCGs,并利用RCWA算法分析MNCGs光学作用机理。研究表明MNCGs的多元化作用机理（等离子-微腔共振,双微腔共振,散射）相比于单一结构能进一步增强OSCs有源层的光吸收。最后FDTD算法理论计算表明,在OSCs有源层材料分别为PTB7:PC71BM和P3HT:PCBM时,与具有相同有源层材料的平面OSCs相比,有源层材料的本征吸收波段光吸收明显增强,并且分别在700 nm和525 nm处增强了57.41%和20.43%。3:双金属电极OSCs的制备与优化因为ITO具有低的电阻和高透光率,通常作为OSCs的电极。然而,脆性的ITO很难满足柔性器件的需求。惰性电极（Ag,Au等）具有良好的导电性和稳定性,并且适用于柔性器件,是良好的电极候选材料。我们利用Ag替代ITO制备双金属电极OSCs,并优化Ag电极的厚度和有源层溶液浓度。最后在Ag的厚度为10 nm,溶液浓度为20 mg/ml时器件的性能最佳PCE达到2.16%,与ITO器件的效率比拟（2.91%）。

关键词：有机太阳电池微腔共振微纳米复合周期光栅表面等离激元等离子-微腔共振

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金属\介质微腔量子阱红外探测器（QWIPs）的研究

金属\介质微腔量子阱红外探测器（QWIPs）的研究

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作者：尹伊哲上海师范大学

学位级别：硕士

量子阱红外探测器由于其材料的高均匀性、微纳加工工艺成熟、响应带宽较窄、重复性强等特点,成为目前红外探测领域的热门研究方向。以量子阱材料为核心的量子阱红外探测器(QWIP)在军事和民用领域都有着巨大需求。比如在气体探测和成像方... 详细信息

量子阱红外探测器由于其材料的高均匀性、微纳加工工艺成熟、响应带宽较窄、重复性强等特点,成为目前红外探测领域的热门研究方向。以量子阱材料为核心的量子阱红外探测器(QWIP)在军事和民用领域都有着巨大需求。比如在气体探测和成像方面,量子阱红外探测器具有重要的应用前景。在红外波段,一些气体存在着较窄的吸收带,例如六氟化硫(SF)的吸收带处于10.55μm。当有气体存在时,成像焦平面上的光敏元接收红外辐射,与无气体处存在辐射,因此可以探测出气体的具体位置。由于气体的特征吸收/辐射带宽通常较窄(微腔的谐振选频特性,为气体的窄带探测提供了另外一种技术途径,而且由于这种窄带探测功能是探测器像元的自身属性,可以极大的提高焦平面器件设计的灵活性,例如可以利用差分进一步提高探测灵敏度。本文利用微纳加工技术制备金属\介质微腔结构的量子阱红外探测器,以微腔为对象,通过理论和实验的方法研究微腔共振模式与器件性能的关系,以及单元器件转向像元尺寸焦平面器件的可行性分析,为下一步进行焦平面器件研制奠定基础。具体内容包括:1.理论部分,利用有限元法(Finte element method,FEM)对金属\介质微腔结构进行有限元电磁场数值模拟计算,分析微腔结构的共振原理,光栅周期大小、台面宽度变化对共振波长的影响,同时解释微腔共振阶数与量子吸收效率的关系,获取最优器件结构参数。2.实验部分,通过对样品工艺的研究制定相应的工艺流程,将设计好的带有量子阱材料的样品制备成金属\介质微腔结构器件和45°标准单元器件,过程中主要利用紫外光刻、等离子体刻蚀、等离子体化学气相沉积、化学湿法刻蚀、电子束蒸发、倒装焊等工艺步骤对样品进行制备,最后针对器件进行性能测试,主要包括暗电流测试、黑体测试、光电流谱测试等。3.随着台面宽度的变化,共振阶数成偶数值增加,与45°标准单元器件相比,具有微腔结构的器件峰值响应率可以实现8倍的增强,其半高宽可从1.5μm缩小至0.3μm,品质因子可达到45之高。说明此种结构的量子阱红外探测器具有窄带响应特性,在气体探测上具有良好应用。研究了台面宽度、耦合凹槽光栅周期大小、探测器占空比、在Y轴方向缩小至像元尺寸、器件表面Ti/Au金属覆盖率等影响因素,对探测器进行PC谱、黑体响应、暗电流、背景电流等性能测试,实验结果表明,随着共振模式数的增加,台面宽度对共振波长的调节能力变弱,且每一种共振阶数下存在着最优光栅周期。

关键词：量子阱红外探测器微腔共振窄带探测焦平面探测

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利用介质小球的光子约束实现室温下的持久光谱烧孔

利用介质小球的光子约束实现室温下的持久光谱烧孔

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第二届中国功能材料及其应用学术会议

作者：陈凌冰王艳李剑钊潘永乐赵有源李富铭复旦大学物理系

基于微腔光学共振机制,实现了尼罗蓝(Nile Blue)分子掺杂的微米尺寸球形聚合物微粒系统的室温持久光谱烧孔,该技术对于探索室温频域光存贮材料具有意义。

关键词：尼罗蓝(Nile Blue)分子微腔共振室温持久光谱烧孔

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