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基于等离激元热电子效应的光电晶体管制备及其特性

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光学精密工程 2018年第3期26卷 517-522页

作者：陈广甸翟雨生李裕培王琦龙东南大学电子科学与工程学院信息显示与可视化国际合作实验室江苏南京210096

为了解决典型宽禁带半导体光电探测器件的工作波段限制材料禁带宽度的问题,对基于表面等离激元热电子效应的光电晶体管进行了制备和光电性能研究,提出一种采用重掺杂的硅片作为背栅极、二氧化硅(SiO_2)氧化层作为绝缘层,且能利用等离激... 详细信息

为了解决典型宽禁带半导体光电探测器件的工作波段限制材料禁带宽度的问题,对基于表面等离激元热电子效应的光电晶体管进行了制备和光电性能研究,提出一种采用重掺杂的硅片作为背栅极、二氧化硅(SiO_2)氧化层作为绝缘层,且能利用等离激元热电子效应的光电晶体管,有望实现响应光谱的调控。利用热退火方法在绝缘层表面修饰金纳米颗粒,并结合射频溅射、物理掩模和真空热蒸镀的方法实现了热电子效应铟镓锌氧化物(IGZO)光电晶体管。器件的光学和电学性能测试结果表明:修饰金纳米颗粒的光电晶体管在658nm红光入射下产生明显的光电响应,外加90V栅极偏压时,光电流提升约为2.2倍。金纳米颗粒修饰的等离激元热电子结构有效调控了该型晶体管的响应光谱范围,不受材料禁带宽度的限制,而且晶体管的背栅调控进一步放大光电流,提高了器件的量子效率。

关键词：光电探测等离激元热电子禁带宽度铟镓锌氧化物

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全息波导显示系统的实现与优化

光学学报 2017年第5期37卷 302-309页

作者：刘奡张宇宁沈忠文王保平东南大学电子科学与工程学院教育部信息显示与可视化国际合作联合实验室江苏南京210096

在全息波导近眼显示系统中,微像源发出的载像光波经过准直后,被输入耦合光栅耦合入平板波导,进一步在平板波导上下表面内进行全反射传播,到达输出端后通过输出耦合光栅衍射出波导,最终到达人眼。以真实的图像传输为目标,对全息波导光栅... 详细信息

在全息波导近眼显示系统中,微像源发出的载像光波经过准直后,被输入耦合光栅耦合入平板波导,进一步在平板波导上下表面内进行全反射传播,到达输出端后通过输出耦合光栅衍射出波导,最终到达人眼。以真实的图像传输为目标,对全息波导光栅的效率、视场角等方面进行理论分析和优化设计,通过激光干涉曝光实验制作了光栅周期为197nm、光栅矢量与介质表面法线方向夹角为26°、厚度为7.5μm的全息光栅,光栅峰值效率大于80%。结合波导光学设计,进一步实现了图像的传输。

关键词：光学器件全息光栅衍射视场角

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激光投影电视中图像细节层次感的恰可察觉差

光学学报 2020年第5期40卷 216-222页

作者：王飞霞王俊轶李晓华王坚刘皓天屠彦东南大学电子科学与工程学院教育部信息显示与可视化国际合作联合实验室江苏南京210096

细节层次感是影响激光投影电视整体画质的重要因素之一。通过二项迫选法和"一上二下"阶梯法的主观视觉感知实验,测量并确定了激光投影电视细节层次感的恰可察觉差(JND);分析了其影响因素,并进一步比较了激光投影电视与液晶电视两个显示... 详细信息

细节层次感是影响激光投影电视整体画质的重要因素之一。通过二项迫选法和"一上二下"阶梯法的主观视觉感知实验,测量并确定了激光投影电视细节层次感的恰可察觉差(JND);分析了其影响因素,并进一步比较了激光投影电视与液晶电视两个显示平台上细节层次感的异同点。结果表明:激光投影电视细节层次感的JND受图像的纹理特征影响较大;与液晶电视的细节层次感相比,两个显示平台细节层次感失真1个JND对应的σ值相差大,相邻JND的差值比较接近。利用本文的实验结果,结合峰值亮度、暗场亮度、色饱和度等图像属性的恰可察觉差,可以进一步建立包含上述多种属性的激光投影电视主观图像质量评价模型,有助于画质的优化。

关键词：视觉光学图像质量评价恰可察觉差主观视觉感知实验激光投影电视细节层次感

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激光投影电视的感知亮度与色度关系

光学学报 2020年第13期40卷 198-204页

作者：王飞霞金岑芩李晓华王坚黄晓煜王皓屠彦东南大学电子科学与工程学院教育部信息显示与可视化国际合作联合实验室江苏南京210096

研究感知亮度与光亮度、色度之间的关系,并针对激光投影电视设计了两次异色感知亮度匹配实验.实验一中基于两台具有相同参数的单色激光电视,研究了色饱和度、色调对感知亮度的影响.结果表明,当在同一色调,光亮度相同时,色饱和度越高,感... 详细信息

研究感知亮度与光亮度、色度之间的关系,并针对激光投影电视设计了两次异色感知亮度匹配实验.实验一中基于两台具有相同参数的单色激光电视,研究了色饱和度、色调对感知亮度的影响.结果表明,当在同一色调,光亮度相同时,色饱和度越高,感知亮度越高,色饱和度变化程度对色调的系统等效亮度与光亮度比值(Lseq/L)的影响排序为蓝大于红大于绿.实验二中基于单色和双色激光投影电视,研究了不同色域对感知亮度的影响.结果表明,光亮度相同时,色域越大的电视,感知亮度越高,自然图片的Lseq/L略低于相应主色调的纯色图片.目前,激光显示从单色发展到双色、三色激光,色域得到扩展,双色、三色激光投影电视的电功率亮度转换效率比单色分别提高了3%、24%.研究结果有助于对宽色域、低功耗、高感知亮度的激光显示进行优化设计.

关键词：视觉光学颜色视觉感知亮度色度异色感知亮度匹配激光投影电视

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基于周期性光栅结构的表面等离激元探测

光学精密工程 2020年第3期28卷 526-534页

作者：计吉焘翟雨生吴志鹏马祥宇穆慧惠王琦龙东南大学电子科学与工程学院信息显示与可视化国际合作实验室江苏南京210096

表面等离激元具有突破光学衍射极限、局域场增强等特点,有望代替电子和光子作为信号载体,综合光学系统的高带宽特性与电子系统的紧凑性,构建新一代高速、高集成化的光电集成电路。为了有效探测表面等离激元,基于时域有限差分法提出一种... 详细信息

表面等离激元具有突破光学衍射极限、局域场增强等特点,有望代替电子和光子作为信号载体,综合光学系统的高带宽特性与电子系统的紧凑性,构建新一代高速、高集成化的光电集成电路。为了有效探测表面等离激元,基于时域有限差分法提出一种基于周期性光栅的平面型表面等离激元探测结构模型,其中包括耦合光栅、条形波导以及探测光栅。首先简要阐述了探测结构的工作原理,并建立了工作在670,1310和1550 nm波段的仿真模型;同时研究等离激元耦合效率随入射光偏振角度的变化以及等离激元吸收率与波导长度的关系;最后实验制备了相应的表面等离激元探测结构。结果表明:表面等离激元的耦合效率与偏振角度成余弦平方关系;在670 nm波段,吸收率在波导长度为5μm的条件下为4.3%,衰减长度为17.1μm,与表面等离激元传播长度的理论值17.5μm基本吻合;实验测得的光电流随偏振角度的变化趋势与仿真的吸收率变化趋势一致,证实了上述模型能够实现对表面等离激元的有效探测。所提出的表面等离激元探测结构模型为将来高速、集成化的新型光电集成电路提供了理论和实验基础。

关键词：光电器件表面等离激元周期性光栅光电集成电路

等离激元增强金硅肖特基结近红外光电探测器进展

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红外与激光工程 2019年第2期48卷 29-42页

作者：王琦龙李裕培翟雨生计吉焘邹海洋陈广甸东南大学电子科学与工程学院信息显示与可视化国际合作实验室江苏南京210096

表面等离激元共振衰减诱导热电子,因其能量高、分布窄、打破半导体禁带宽度限制等特点被广泛应用于拓展半导体光电转换的响应光谱,如拓展宽禁带半导体的响应光谱至可见光波段,拓展硅的响应波段至近红外。此外,还可以通过调节表面等离激... 详细信息

表面等离激元共振衰减诱导热电子,因其能量高、分布窄、打破半导体禁带宽度限制等特点被广泛应用于拓展半导体光电转换的响应光谱,如拓展宽禁带半导体的响应光谱至可见光波段,拓展硅的响应波段至近红外。此外,还可以通过调节表面等离激元结构调控响应光谱和实现偏振探测,在实现硅基近红外光电探测领域具有重要的应用价值。从表面等离激元以及表面等离激元内光电效应的机理出发,综述了表面等离激元热电子原理在实现硅基近红外光电探测方面的研究进展,并总结了表面等离激元结构的形貌,尺寸、分布等因素对热电子的产生(外量子效率)和注入效率(内量子效率)的影响。最后展望了基于表面等离激元结构的硅基肖特基结近红外光电探测的研究方向。

关键词：表面等离激元内光电效应硅基近红外光电探测

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低维材料太赫兹探测器研究进展(特邀)

红外与激光工程 2021年第1期50卷 124-133页

作者：刘肇国周桓立何伟迪赵宁张彤东南大学电子科学与工程学院信息显示与可视化国际合作实验室江苏南京210096

太赫兹技术在无损检测、生物医学、工业检查、环境监测、局域通信和国防安全等领域具有广阔的应用前景。太赫兹系统中太赫兹探测器是其核心器件,其性能决定了太赫兹系统的应用市场,是推动太赫兹技术进一步发展的重要研究方向之一。但是... 详细信息

太赫兹技术在无损检测、生物医学、工业检查、环境监测、局域通信和国防安全等领域具有广阔的应用前景。太赫兹系统中太赫兹探测器是其核心器件,其性能决定了太赫兹系统的应用市场,是推动太赫兹技术进一步发展的重要研究方向之一。但是,太赫兹波段较低的光子能量使得实现高速、灵敏的太赫兹探测颇有挑战。随着纳米技术和新材料制备技术的进步,低维材料的高迁移率、宽响应频带等性能为太赫兹探测器提供了新的机遇,低维材料太赫兹探测器得到广泛关注,其主要优势是高灵敏度、宽频带和低噪声,在近年来取得了显著的研究进展。虽然太赫兹探测器已经取得突破性发展,但各类太赫兹探测器仍然存在一些问题。在此背景下,文中从太赫兹探测器的分类出发,简要介绍了测辐射热计、热释电探测器、等离子体共振探测器和热载流子调控探测器的物理机制以及最新研究进展,并展望了未来低维材料太赫兹探测器的发展方向。

关键词：太赫兹探测器低维材料研究进展

基于锥形超晶格p-AlInGaN层的AlGaN基深紫外发光二极管性能优化

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原子与分子物理学报 2025年第1期42卷 101-107页

作者：许愿张傲翔张鹏飞王芳刘俊杰刘玉怀郑州大学电气与信息工程学院电子材料与系统国际联合研究中心、河南省电子材料与系统国际联合实验室郑州450001 郑州大学智能传感研究院郑州450001 郑州大学产业技术研究院有限公司郑州450001 郑州唯独电子科技有限公司郑州450001 北方民族大学电气与信息工程学院银川750001

为了解决AlGaN基深紫外(DUV)发光二极管(LED)中的严重电子溢出和低空穴注入的问题,本文提出了一种新型锥形超晶格p-AlInGaN层,它大幅改善了基于AlGaN的DUV LED的光电特性.与传统结构相比,所提出结构的输出功率提高了337.8%;同时它的内... 详细信息

为了解决AlGaN基深紫外(DUV)发光二极管(LED)中的严重电子溢出和低空穴注入的问题,本文提出了一种新型锥形超晶格p-AlInGaN层,它大幅改善了基于AlGaN的DUV LED的光电特性.与传统结构相比,所提出结构的输出功率提高了337.8%;同时它的内部量子效率(IQE)也高达96%,并且没有效率下降现象.仿真计算结果表明,锥形超晶格p-AlInGaN层的引入明显增加了多量子阱(MQWs)内载流子的浓度并降低了量子阱(QWs)内的电场,导致了更高的辐射复合率,为改善DUV LED的性能提供了一个有吸引力的解决方案.

关键词：深紫外发光二极管 AlInGaN 锥形超晶格内部量子效率辐射复合

240Hz无滤色片液晶显示中色彩分裂现象的抑制

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液晶与显示 2019年第8期34卷 772-777页

作者：王萍张宇宁郦光选耿迪东南大学电子科学与工程学院教育部信息显示与可视化国际合作联合实验室

时序彩色显示相比于传统空间子像素显示而言,具有高分辨率低功耗等优点,但其深受色彩分裂现象的困扰,解决此问题对时序显示的发展显得至关重要。本文基于240Hz液晶显示屏,提出一种四场局域基色去饱和算法。该算法选取重心点为第4场背光... 详细信息

时序彩色显示相比于传统空间子像素显示而言,具有高分辨率低功耗等优点,但其深受色彩分裂现象的困扰,解决此问题对时序显示的发展显得至关重要。本文基于240Hz液晶显示屏,提出一种四场局域基色去饱和算法。该算法选取重心点为第4场背光基色,将亮度信息和图像强度更多分配在第4子场。通过程序仿真四场和三场局域基色去饱和算法的显示效果,设计了主观评分的感知实验来对比两种算法对时序显示图像色彩分裂现象的抑制效果。不同算法和不同分区数都对评分产生了显著影响,评分随着背光分区数增加而降低,两种算法都对色彩分裂现象的抑制效果有显著影响,且四场算法的抑制效果优于三场算法。结果表明,四场和三场局域基色去饱和算法都可以通过增加背光分区数来抑制图像的色彩分裂现象。四场局域基色去饱和算法对时序显示色彩分裂的抑制效果优于原有的三场局域基色去饱和算法。

关键词：时序彩色显示色彩分裂四场局域基色去饱和算法感知实验分区数