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基于Pt/GaN/AlGaN异质结高响应度双波段紫外探测器

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光学学报 2023年第3期43卷 7-13页

作者：吴刚唐利斌郝群邓功荣张逸韵秦强袁绶章王静宇魏红严顺英谭英孔金丞北京理工大学光电学院北京100081 昆明物理研究所云南昆明650223 云南省先进光电子材料与器件重点实验室云南昆明650223 中国科学院半导体研究所固体照明研究开发中心北京100090

提出一种在AlGaN基PIN器件的pGaN表面上沉积Pt,形成肖特基势垒(SB)-PIN异质结器件,器件的能带和载流子的输运发生了变化,这种新型光电探测器实现了双波段紫外探测,可分别工作在光伏和光电导模式下。器件在275 nm波长的紫外光照射的负偏... 详细信息

提出一种在AlGaN基PIN器件的pGaN表面上沉积Pt,形成肖特基势垒(SB)-PIN异质结器件,器件的能带和载流子的输运发生了变化,这种新型光电探测器实现了双波段紫外探测,可分别工作在光伏和光电导模式下。器件在275 nm波长的紫外光照射的负偏置电压下,工作模式为光伏探测,当入射光功率密度为100μW/cm^(2),偏置电压为-10 V时,器件得到最大响应度(0.12 A/W);当偏置电压为-0.5 V时,器件得到最大探测率(1.0×10^(13) cm·Hz^(1/2)·W^(-1))。器件在正偏置电压工作模式下可作为高响应、高增益的光电导探测器,当偏置电压为+10 V时,用275 nm和365 nm波长的紫外光照射(光功率密度为100μW/cm^(2)),器件的响应度分别为10 A/W和14 A/W,外量子效率分别为4500%和4890%。所设计的双波段多功能器件将极大地扩展基于AlGaN的紫外探测器的用途。

关键词：探测器双波段紫外探测器 AlGaN 异质结响应度

高J_cBi-2223银包套带材的电阻转变展宽与磁通钉扎

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物理学报 1996年第2期45卷 283-290页

作者：姜建义胡安明孙玉平张发培杜家驹中国科学院固体物理研究所

系统地研究了高ＪｃＢｉ－２２２３相银包套带材在０－１Ｔ磁场下的电阻转变展宽。实验结果表明，Ｂｉ－２２２３带材的电阻转变具有热激活的性质，研究了磁钉扎势与温度的关系，得到了电阻转变曲线的温度关系为Ｒ（Ｔ）＝Ｒ０ｅｘｐ｛... 详细信息

系统地研究了高ＪｃＢｉ－２２２３相银包套带材在０－１Ｔ磁场下的电阻转变展宽。实验结果表明，Ｂｉ－２２２３带材的电阻转变具有热激活的性质，研究了磁钉扎势与温度的关系，得到了电阻转变曲线的温度关系为Ｒ（Ｔ）＝Ｒ０ｅｘｐ｛－０）１－Ｔ／Ｔｃ）＾ｎ／ｋＴ｝，其中磁场平行于ａｂ面时，ｎ＝４．５；磁场垂直于ａｂ面时，ｎ＝３。

关键词：高Tc 铋电阻转变展宽磁通钉扎超导体

利用固态核磁共振研究100LiO(1/2)-(100-x)PO(5/2)-xTeO2快离子导电玻璃的结构

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物理化学学报 2020年第11期36卷 82-89页

作者：张宗辉任进军胡丽丽中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

改性的磷酸盐玻璃具有高离子电导率,可作为固体电解质或正极材料被应用于全固态电池中。快离子导电玻璃的性能与玻璃网络结构密切相关。然而,以往的研究主要集中于通过调整玻璃组分来改善离子电导率,对快离子导电玻璃的结构研究较少。... 详细信息

改性的磷酸盐玻璃具有高离子电导率,可作为固体电解质或正极材料被应用于全固态电池中。快离子导电玻璃的性能与玻璃网络结构密切相关。然而,以往的研究主要集中于通过调整玻璃组分来改善离子电导率,对快离子导电玻璃的结构研究较少。磷酸盐离子导电玻璃的结构研究有助于理解结构与组分之间的关系,这对于改善离子电导率和开发新型离子导电玻璃具有重要意义。本工作制备了100LiO(1/2)-(100-x)PO(5/2)-x TeO2 (x=0, 10, 20, 25, 30)体系的磷酸盐离子导电玻璃。利用拉曼光谱和固态核磁共振(SSNMR)技术深入地研究了其玻璃网络结构。其中,拉曼光谱和31P魔角旋转核磁共振(MAS NMR)谱表明,当x=0时,大部分磷基团均为Q(2)0Te结构,而Q^(1)0Te结构的含量可以忽略不计,其中Q(n)m Te代表周围具有n个桥氧(P―O―P和P―O―Te连接中的氧原子均为桥氧)的磷基团,并且有m个Te原子与该[PO4]四面体连接。当PO(5/2)逐渐被TeO2取代时,P―O―P长链断开成短链,Q(2)0Te结构逐渐转变成Q(2)1Te和Q^(1)0Te结构。二维的refocused INADEQUATE实验证明,没有孤立的磷结构单元产生,Q(2)0Te、Q(2)1Te和Q^(1)0Te三种结构单元通过P―O―P相互连接。^125Te WURST-QCPMG谱显示玻璃网络中存在三配位和四配位两种Te结构单元。当TeO2含量较低时,以四配位Te为主。但随着TeO2含量提高,三配位Te所占比例逐渐增大而四配位Te所占比例逐渐减小。根据^(31)P与^125Te谱的拟合结果,计算得到了玻璃样品中P―O―P、P―O―Te和Te―O―Te三种连接的实际含量,同时采用随机分布概率模型计算得到这种三种连接的理论含量,通过对比理论值和实验值发现,对于同核的P―O―P与Te―O―Te连接,其含量的实验值比理论值略高,而异核P―O―Te连接的含量的实验值比理论值稍低,这说明玻璃具有微弱的同核优先连接倾向。在本玻璃体系中,相对于碲氧多面体,Li+离子更倾向于聚集在[PO4]四面体周围,但仍然有部分Li+离子进入到Te周围,形成[TeO3]结构。在TeO2取代PO(5/2)的过程中,这些玻璃样品中桥氧的比例几乎没有变化,导致玻璃化转变温度随着TeO2含量增加而基本保持不变。本文对不同组分玻璃样品的网络结构进行了全面的描述,这对离子导电玻璃的性能改进和新型玻璃正极材料的开发具有重要意义。

关键词：磷碲酸盐玻璃固态核磁共振快离子导体玻璃结构拉曼光谱

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大面积规则排布的AlN纳米柱阵列制备

半导体技术 2017年第9期42卷 696-700,716页

作者：朱邵歆陈翔闫建昌张韵王军喜李晋闽中国电子信息产业发展研究院集成电路研究所北京100846 中国科学院半导体研究所半导体照明研发中心北京100083 中国科学院大学北京100049 北京市第三代半导体材料及应用技术工程中心北京100083 半导体照明联合创新国家重点实验室北京100083

采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)方法在2英寸(1英寸=2.54 cm)c面蓝宝石衬底上异质外延厚度1μm、具有原子级平整表面的高质量氮化铝(Al N)外延层。并在此高质量Al N薄膜的基础上开发了基于纳米压印光刻技术、干法刻蚀和湿法腐蚀... 详细信息

采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)方法在2英寸(1英寸=2.54 cm)c面蓝宝石衬底上异质外延厚度1μm、具有原子级平整表面的高质量氮化铝(Al N)外延层。并在此高质量Al N薄膜的基础上开发了基于纳米压印光刻技术、干法刻蚀和湿法腐蚀相结合的工艺,通过自上而下的方法制备得到了大面积范围内规则排列的Al N纳米柱阵列,纳米柱的高度和直径分别为1μm和535 nm。研究结果表明,高晶体质量的Al N材料以及基于AZ400K溶液的湿法腐蚀工艺是制备无腐蚀坑且侧壁光滑的垂直Al N纳米柱阵列的关键。Al N纳米柱阵列的制备为深紫外纳米柱发光器件的研究奠定了基础。

关键词：氮化铝纳米柱纳米压印光刻湿法腐蚀自上而下法

利用固态核磁共振研究100LiO1/2-（100-x）PO5/2-xTeO2快离子导电玻璃的结构（英文）

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物理化学学报 2020年第11期 90-97页

作者：张宗辉任进军胡丽丽中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室中国科学院大学材料与光电研究中心

改性的磷酸盐玻璃具有高离子电导率,可作为固体电解质或正极材料被应用于全固态电池中。快离子导电玻璃的性能与玻璃网络结构密切相关。然而,以往的研究主要集中于通过调整玻璃组分来改善离子电导率,对快离子导电玻璃的结构研究较少。磷酸盐离子导电玻璃的结构研究有助于理解结构与组分之间的关系,这对于改善离子电导率和开发新型离子导电玻璃具有重要意义。本工作制备了100LiO1/2-（100-x）PO5/2-x TeO2（x=0, 10, 20, 25, 30）体系的磷酸盐离子导电玻璃。利用拉曼光谱和固态核磁共振（SSNMR）技术深入地研究了其玻璃网络结构。其中,拉曼光谱和31P魔角旋转核磁共振（MAS NMR）谱表明,当x=0时,大部分磷基团均为Q（2）0Te结构,而Q（1）0Te结构的含量可以忽略不计,其中Q（n）m Te代表周围具有n个桥氧（P―O―P和P―O―Te连接中的氧原子均为桥氧）的磷基团,并且有m个Te原子与该[PO4]四面体连接。当PO5/2逐渐被TeO2取代时,P―O―P长链断开成短链,Q（2）0Te结构逐渐转变成Q（2）1Te和Q（1）0Te结构。二维的refocused INADEQUATE实验证明,没有孤立的磷结构单元产生,Q（2）0Te、Q（2）1Te和Q（1）0Te三种结构单元通过P―O―P相互连接。125Te WURST-QCPMG谱显示玻璃网络中存在三配位和四配位两种Te结构单元。当TeO2含量较低时,以四配位Te为主。但随着TeO2含量提高,三配位Te所占比例逐渐增大而四配位Te所占比例逐渐减小。根据31P与125Te谱的拟合结果,计算得到了玻璃样品中P―O―P、P―O―Te和Te―O―Te三种连接的实际含量,同时采用随机分布概率模型计算得到这种三种连接的理论含量,通过对比理论值和实验值发现,对于同核的P―O―P与Te―O―Te连接,其含量的实验值比理论值略高,而异核P―O―Te连接的含量的实验值比理论值稍低,这说明玻璃具有微弱的同核优先连接倾向。在本玻璃体系中,相对于碲氧多面体,Li+离子更倾向于聚集在[PO4]四面体周围,但仍然有部分Li+离子进入到Te周围,形成[TeO3]结构。在TeO2取代PO5/2的过程中,这些玻璃样品中桥氧的比例几乎没有变化,导致玻璃化转变温度随着TeO2含量增加而基本保持不变。本文对不同组分玻璃样品的网络结构进行了全面的描述,这对离子导电玻璃的性能改进和新型玻璃正极材料的开发具有重要意义。

关键词：磷碲酸盐玻璃固态核磁共振快离子导体玻璃结构拉曼光谱

紫外波段SiO_2/Si_3N_4介质膜分布式布拉格反射镜的制备与研究

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物理学报 2012年第8期61卷 440-445页

作者：李志成刘斌张荣张曌陶涛谢自力陈鹏江若琏郑有炓姬小利南京大学电子科学与工程学院固体微结构物理国家重点实验室江苏省光电信息功能材料重点实验室南京210093 中国科学院半导体研究所半导体照明研发中心北京100083

采用光学传递矩阵方法设计了紫外波段SiO_2/Si_3N_4介质膜分布式布拉格反射镜,并利用等离子体增强化学气相沉积技术在蓝宝石(0001)衬底上制备了SiO_2/Si_3N_4介质膜分布式布拉格反射镜.光反射测试表明,样品反射谱的峰值波长仅与理论模... 详细信息

采用光学传递矩阵方法设计了紫外波段SiO_2/Si_3N_4介质膜分布式布拉格反射镜,并利用等离子体增强化学气相沉积技术在蓝宝石(0001)衬底上制备了SiO_2/Si_3N_4介质膜分布式布拉格反射镜.光反射测试表明,样品反射谱的峰值波长仅与理论模拟谱线相差10 nm,并随着反射镜周期数的增加而蓝移.由于SiO_2与Si_3N_4具有相对较大的折射率比,因而制备的周期数为13的样品反射谱的峰值反射率就已大于99%.样品反射谱的中心波长为333 nm,谱峰的半高宽为58 nm.样品截面的扫描电子显微镜和表面的原子力显微镜测量结果表明,样品反射谱的中心波长蓝移是由子层的层厚和界面粗糙度的变化引起的.X射线反射谱表明,子层界面过渡层对于反射率的影响较小,并且SiO_2膜的质量比Si_3N_4差,也是造成反射率低于理论值的原因之一.

关键词：介质膜分布式布拉格反射镜传递矩阵方法 X射线反射

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铋系超导体晶格振动行为X射线衍射研究

中国科学（A辑） 1993年第8期23卷 819-824页

作者：李阳曹国辉马如璋程本培孔捷赵忠贤北京科技大学材料物理系北京100083 中国科学院固体物理研究所合肥230026 中国科学院物理研究所北京100080

本文利用变温X射线衍射方法研究了铋系高温超导相晶格振动行为。变温X射线衍射的研究工作集中在(002)晶面上,它能反映与超导电性有密切关系的Cu-O层和Bi-O层的晶格振动信息。在温度为130和200K附近的两个温度区间上,(002)峰的衍射强度I... 详细信息

本文利用变温X射线衍射方法研究了铋系高温超导相晶格振动行为。变温X射线衍射的研究工作集中在(002)晶面上,它能反映与超导电性有密切关系的Cu-O层和Bi-O层的晶格振动信息。在温度为130和200K附近的两个温度区间上,(002)峰的衍射强度I(T)与晶格常数C(T)随温度变化的异常行为表明在超导转变温度T。以上,(002)晶面出现了明显的晶格软化效应。结合Mssbauer谱的研究结果,我们认为Cu-O层声子模的软化是超导转变的前驱效应。

关键词： X射线衍射铋系超导体晶格振动

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高度c轴取向的ZnO膜的低温水热法制备

无机化学学报 2006年第3期22卷 411-414页

作者：李抒智周圣明刘红霞杭寅夏长泰徐军顾书林张荣中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800 南京大学物理系和固体微结构国家重点实验室南京210093

在预先镀有ZnO纳米层的(0001)蓝宝石衬底上利用低温水热法制备出ZnO薄膜。SEM和XRD显示此ZnO膜是由六棱柱状阵列构成的,基于蓝宝石衬底生长,具有高度的c轴择优取向,且(0004)摇摆曲线的FWHM达到1.8°。并发现了在水热溶液中加入一定量六... 详细信息

在预先镀有ZnO纳米层的(0001)蓝宝石衬底上利用低温水热法制备出ZnO薄膜。SEM和XRD显示此ZnO膜是由六棱柱状阵列构成的,基于蓝宝石衬底生长,具有高度的c轴择优取向,且(0004)摇摆曲线的FWHM达到1.8°。并发现了在水热溶液中加入一定量六次甲基四胺可以调节六棱柱状ZnO尺寸比例。

关键词： ZnO阵列膜水热法 (0001)蓝宝石衬底

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高功率半导体激光器互连界面可靠性研究

高功率半导体激光器互连界面可靠性研究

作者：彭勃中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)

学位级别：硕士

高功率半导体激光器(HPLD)具有体积小、重量轻、效率高、可靠性高、波长覆盖范围大、成本低等诸多优点,在固体激光器和光纤激光器泵浦、医疗美容、投影显示、材料加工以及红外照明等领域都获得了广泛应用。互连界面作为半导体激光器中... 详细信息

高功率半导体激光器(HPLD)具有体积小、重量轻、效率高、可靠性高、波长覆盖范围大、成本低等诸多优点,在固体激光器和光纤激光器泵浦、医疗美容、投影显示、材料加工以及红外照明等领域都获得了广泛应用。互连界面作为半导体激光器中连接激光器芯片和底部热沉的中间结构,除了起到机械连接和电连接的作用之外,还能够缓冲芯片和热沉之间由热膨胀系数(CTE)不匹配引起的应力应变。热冲击、振动冲击、电脉冲循环等因素会导致互连界面材料内部产生蠕变和塑性变形,然后进一步产生空洞、裂纹,最终影响到输出激光的功率、光谱光束质量、存储寿命以及工作寿命。因此研究高功率半导体激光器互连界面的可靠性,尤其是研究互连界面在热冲击和极端环境温度条件下工作时的可靠性和有效寿命,具有非常重要的理论意义和实际应用价值。本文研究了互连界面在热冲击和极端温度工作条件下的失效机理,建立了高功率半导体激光器阵列互连界面在不同结构、不同材料组成以及不同温度等条件下的疲劳失效过程及寿命预测模型。具体研究工作介绍如下:(1)基于统一粘塑性Anand本构模型和Darveaux寿命预测模型,采用有限元软件模拟了In材料封装的软焊料封装(CS)器件在-55℃25℃(228 K98K)循环热冲击条件下的完整疲劳失效过程,分析了互连界面的应力、应变分布和变化情况,得到了“最危险单元”的位置位于互连界面远离中心位置的边缘顶角,并根据裂纹产生和扩散的预测结果归纳了互连界面在循环热冲击条件下的失效机理。(2)模拟得到了在-55℃25℃循环热冲击条件下CS器件不同发光点位置的互连界面寿命,结果表明位于边缘发光点位置下的互连界面区域最容易发生疲劳失效,寿命最短,为3006个循环;位于中心发光点位置下的互连界面寿命最高,达到171131个循环。计算得到在-55℃25℃循环热冲击条件下CS器件三种不同互连界面材料In、80Au20Sn和纳米银焊膏的寿命分别是3006、4080、4911个周期,表明80Au20Sn和纳米银焊膏相对于In在温度梯度较大的热冲击环境中具有更加优越的可靠性和寿命,适合作为该条件下的HPLD互连界面材料使用。(3)分别模拟了常温(25℃)和极低温(-70℃)环境里,峰值功率700 W,脉冲宽度500μs,频率60 Hz,占空比8%的准连续(QCW)808 nm微通道冷却(MCC)半导体激光器工作过程,分析了激光器互连界面在15个工作脉冲之后的应力应变分布情况,建立了半导体激光器互连界面的失效判据,并与实际工程中要求的高功率半导体激光器互连界面寿命标准进行了对比分析。结果表明常温下准连续MCC半导体激光器互连界面的工作寿命可以达到1.36×10个脉冲,高于工程应用标准的1×10个脉冲;-70℃下准连续MCC半导体激光器互连界面寿命只有6.55×10个脉冲,不能满足极低温条件下的工作要求。建立的准连续工作寿命预测模型为未来开展极低温环境下的HPLD疲劳测试实验提供了具有参考价值的数据。

关键词：高功率半导体激光器互连界面可靠性有限元寿命预测