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基于含氧氢化钆薄膜的宽波段调制光致变色智能窗

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无机材料学报 2024年第4期39卷 441-448页

作者：李众少李明曹逊中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049

光致变色窗户因结构简单、被动调光和零能耗输入而被认为是一种高效的节能智能窗,然而有关光致变色智能窗的研究很少涉及中红外(MIR)波段,这限制了节能效率。本研究通过在ITO衬底上生长稀土含氧氢化物(ReO_(x)H_(y))薄膜,实现了宽波段... 详细信息

光致变色窗户因结构简单、被动调光和零能耗输入而被认为是一种高效的节能智能窗,然而有关光致变色智能窗的研究很少涉及中红外(MIR)波段,这限制了节能效率。本研究通过在ITO衬底上生长稀土含氧氢化物(ReO_(x)H_(y))薄膜,实现了宽波段调制的能力。所开发的光致变色智能窗口能够通过感应光强度自动调节发射率,同时保持可见光和近红外(NIR)调制(ΔT_(sol)=35.1%,ΔT_(l um)=37%,Δ(ε8-13μm=0.12))。研究还通过优化制备气氛,实现了GdO_(x)H_(y)的一步制备并提高了稳定性,通过综合表征分析了光致变色机理。总之,这种跨越可见光-近红外-中红外的被动协同调制方法有望推动光致变色智能窗的发展。

关键词：光致变色稀土含氧氢化物智能窗动态辐射制冷

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氧化限制型795 nm垂直腔面发射激光器

中国激光 2024年第6期51卷 20-29页

作者：聂语葳李伟吕家纲潘智鹏刘素平马骁宇中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心北京100083 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

单模795 nm垂直腔面发射激光器作为铷原子钟的激光光源,一般采用氧化限制结构获得单模输出。对垂直腔面发射激光器外延结构以及氧化限制孔径进行了优化设计。基于有限元分析方法,利用光纤波导理论和热电耦合模型,对氧化孔径的光学和电... 详细信息

单模795 nm垂直腔面发射激光器作为铷原子钟的激光光源,一般采用氧化限制结构获得单模输出。对垂直腔面发射激光器外延结构以及氧化限制孔径进行了优化设计。基于有限元分析方法,利用光纤波导理论和热电耦合模型,对氧化孔径的光学和电学限制进行了模拟,计算分析了实现单模和良好热电特性所需的氧化孔径大小。实验制备了具有不同氧化孔径的器件,并进行了功率-电流以及光谱特性测试。当氧化孔径为1.9μm时,在3~7 mA注入电流下器件始终保持单模输出,边模抑制比大于35 dB;器件保持单模输出的最大氧化孔径为3.8μm,室温下阈值电流为1 mA,最大饱和输出功率为2 mW,斜率效率为0.3 W/A,3 mA注入电流下的出射波长为790 nm,边模抑制比大于30 dB。制备的室温下单模特性良好的790 nm垂直腔面发射激光器,为实现高温下795 nm偏振稳定单模输出提供了可能。

关键词：激光器垂直腔面发射激光器铷原子钟单模氧化限制层

SESAM锁模全保偏皮秒脉冲光纤激光器输出特性

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发光学报 2024年第1期45卷 149-156页

作者：王帅坤仲莉林楠刘素平马骁宇中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心北京100083 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

搭建了基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模的全保偏皮秒脉冲光纤激光器,对比分析了以多量子阱和体材料作为可饱和吸收层的SESAM对锁模激光器输出特性的影响。实验结果表明,多量子阱和体材料SESAM均可实现稳定的自启动锁模。随着量子阱... 详细信息

搭建了基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模的全保偏皮秒脉冲光纤激光器,对比分析了以多量子阱和体材料作为可饱和吸收层的SESAM对锁模激光器输出特性的影响。实验结果表明,多量子阱和体材料SESAM均可实现稳定的自启动锁模。随着量子阱周期数的增加,SESAM调制深度增大,激光器输出脉冲宽度变窄,具有更高的输出功率和更大的锁模区间。但量子阱周期数过高的SESAM具有较大非饱和损耗,使得相同泵浦功率下输出功率降低。在相同调制深度下,体材料SESAM的非饱和损耗偏大,降低了输出功率和光光转化效率,但对脉冲的窄化作用更显著。SESAM对输出脉冲的波长和光谱宽度无显著影响,主要受光纤布拉格光栅(FBG)控制。本文对SESAM的设计与选型具有一定指导意义。

关键词：光纤激光器半导体可饱和吸收镜超短脉冲输出特性

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低远场发散角976 nm基横模脊形半导体激光器

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光学学报 2024年第8期44卷 132-138页

作者：王振诺仲莉张德帅刘素平潘智鹏常津源何天将马骁宇中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心北京100083 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

采用非对称大光腔外延结构设计制备出976 nm InGaAs/GaAsP应变补偿量子阱脊形半导体激光器,通过对外延结构的设计优化,以实现器件低远场发散角、低功耗的基横模稳定输出。所制备基横模脊形半导体激光器的脊宽为5μm、腔长为1500μm,在2... 详细信息

采用非对称大光腔外延结构设计制备出976 nm InGaAs/GaAsP应变补偿量子阱脊形半导体激光器,通过对外延结构的设计优化,以实现器件低远场发散角、低功耗的基横模稳定输出。所制备基横模脊形半导体激光器的脊宽为5μm、腔长为1500μm,在25℃测试温度下,可获得422 mW最大连续输出功率,峰值波长为973.3 nm,光谱线宽(FWHM)为1.4 nm。当注入电流为500 mA时,垂直和水平远场发散角(FWHM)分别为24.15°和3.90°。在15~35℃测试温度范围内对脊形半导体激光器的水平远场发散角进行测试分析,发现随着测试温度的升高,器件远场分布变化较小,水平远场发散角基本维持在3.9°左右。

关键词：激光器 976 nm半导体激光器基横模脊形波导低远场发散角非对称大光腔结构

金属氧化物半导体MEMS气体传感器研究进展

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材料导报 2024年第1期38卷 34-47页

作者：尹嘉琦沈文锋吕大伍赵京龙胡鹏飞宋伟杰上海大学材料科学与工程学院中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院大学材料科学与光电子工程中心江西理工大学材料冶金化学学部

随着物联网的快速发展，各领域对气体监测的需求越来越大，基于先进微机电系统(Micro-electro-mechanical systems, MEMS)技术的金属氧化物半导体(Metal oxide semiconductor, MOS)气体传感器在过去几十年里取得了很大发展。MEMS微热板... 详细信息

随着物联网的快速发展，各领域对气体监测的需求越来越大，基于先进微机电系统(Micro-electro-mechanical systems, MEMS)技术的金属氧化物半导体(Metal oxide semiconductor, MOS)气体传感器在过去几十年里取得了很大发展。MEMS微热板的多样化设计、MOSs纳米结构的多样化以及机器学习算法的出现为MEMS的传感性能以及智能传感系统的构建提供了很大助力。本文从MEMS气体传感器的分类、制备和应用以及传感器阵列的构建等方面综述了金属氧化物半导体MEMS气体传感器的最新研究进展，并对MEMS基气体传感器的发展前景进行了总结和展望。

关键词：气体传感器金属氧化物半导体微机电系统传感器阵列智能传感系统

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高矫顽力烧结钕铁硼磁体重稀土减量研究进展

中国稀土学报 2024年第4期42卷 603-623,I0001页

作者：李成灿许亿李国栋李光高方圆夏原中国科学院力学研究所北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049

烧结钕铁硼永磁材料具有超高的剩磁与磁能积,但其内禀矫顽力较低,使其在高温环境中的应用受到一定限制。目前通过晶粒细化、晶界掺杂和晶界扩散等技术可以提高钕铁硼磁体的矫顽力以保证其在高温环境中磁性能的稳定性。为降低制造成本,... 详细信息

烧结钕铁硼永磁材料具有超高的剩磁与磁能积,但其内禀矫顽力较低,使其在高温环境中的应用受到一定限制。目前通过晶粒细化、晶界掺杂和晶界扩散等技术可以提高钕铁硼磁体的矫顽力以保证其在高温环境中磁性能的稳定性。为降低制造成本,如何减少高矫顽力烧结钕铁硼磁体制造过程中重稀土用量成为目前研究热点。本文总结了内禀矫顽力机制以及矫顽力技术的优缺点,其中晶界扩散技术通过重稀土选择性扩散可在主相晶粒表面形成各向异性场更强的重稀土壳层,同时连续的晶界相分布增强了退磁耦合作用,可在大幅提升磁体的矫顽力的同时实现重稀土减量,并进一步归纳和探讨晶界扩散源制备方法、成分和基体材料对矫顽力提升效果和重稀土减量的影响,同时对高矫顽力烧结钕铁硼磁体重稀土减量的发展趋势进行了展望。

关键词：稀土钕铁硼永磁材料矫顽力重稀土减量

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混沌微腔激光器的研究进展(特邀)

光子学报 2024年第5期53卷 113-124页

作者：李建成雷彬鹃肖金龙杨跃德黄永箴中国科学院半导体研究所光电子材料与器件重点实验室北京100083 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

半导体混沌激光器已被应用在随机数生成、安全通信、混沌探测等领域。实现混沌激光器最常用方法是光反馈,但采用离散器件搭建的混沌激光器系统结构复杂、稳定性差。基于光反馈原理的光子集成混沌激光器、体积小,但工艺复杂,且无法避免... 详细信息

半导体混沌激光器已被应用在随机数生成、安全通信、混沌探测等领域。实现混沌激光器最常用方法是光反馈,但采用离散器件搭建的混沌激光器系统结构复杂、稳定性差。基于光反馈原理的光子集成混沌激光器、体积小,但工艺复杂,且无法避免光反馈引入的弱周期性。基于微腔内模式相互作用产生的自发混沌半导体微腔激光器,无需外部扰动,具有体积小、工艺简单、混沌带宽大、混沌态工作条件宽和无反馈弱周期性等优点,有望在具体应用中进一步发挥作用。针对近年来基于微腔的混沌激光器研究情况,本文进行了分类介绍,包括自发混沌微腔激光器、光反馈混沌微腔激光器和集成互注入激光器,总结了自发混沌微腔激光器的当前应用,对自发混沌微腔激光器的未来发展做了展望。

关键词：微腔混沌半导体激光器非线性物理随机数混沌探测

原子层沉积金属氧化物缓冲层制备高性能大面积钙钛矿太阳电池

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物理学报 2024年第9期73卷 317-325页

作者：瞿子涵赵洋马飞游经碧中国科学院半导体研究所半导体物理实验室北京100083 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049

研制具有较大活性面积的钙钛矿太阳电池对领域面向产业化的发展具有重要意义.当前,大面积钙钛矿太阳电池的性能与小面积钙钛矿太阳电池之间仍存在较大差距.本文提出一种在透明导电薄膜衬底上预先原子层沉积TiO_(2)薄层的策略,有效避免... 详细信息

研制具有较大活性面积的钙钛矿太阳电池对领域面向产业化的发展具有重要意义.当前,大面积钙钛矿太阳电池的性能与小面积钙钛矿太阳电池之间仍存在较大差距.本文提出一种在透明导电薄膜衬底上预先原子层沉积TiO_(2)薄层的策略,有效避免了衬底局部突起与钙钛矿吸光层直接接触导致的漏电现象,提升了小面积器件制备工艺的重复一致性.改善的电子输运和光管理过程也提高了小面积器件的效率.更重要的是,本文基于原子层沉积的TiO_(2)开展了0.5 cm^(2)大面积钙钛矿太阳电池的研究,通过优化TiO_(2)层的厚度,研制出光电转换效率高达24.8%的冠军器件(第三方认证效率24.65%),器件的制备工艺也表现出较好的重复性.此外,原子层沉积了TiO_(2)缓冲层的电池器件在氮气氛围下存储1500 h后仍然能够保留初始性能的95%以上.总之,在粗糙衬底上预先原子层沉积TiO_(2)薄层可以有效抑制局部漏电通道的产生,有利于制备高性能的大面积钙钛矿太阳电池.

关键词：原子层沉积金属氧化物大面积钙钛矿太阳电池

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基于运算放大器的超导纳米线单光子探测器低温直流耦合读出电路

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物理学报 2024年第13期73卷 367-377页

作者：陈志刚张伟君张兴雨王钰泽熊佳敏洪逸裕原蒲升吴玲王镇尤立星中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海市超导集成电路技术重点实验室上海200050 中国科学院大学材料科学与光电子工程中心北京100049

超导纳米线单光子探测器(SNSPD)具有高计数率、高探测效率和低暗计数等优点,在光量子通信、光量子计算、激光测距与成像等领域发挥着重要作用.SNSPD的最大计数率(探测速度)会受前级读出电路的影响,为了提升最大计数率,通常需要使用一个... 详细信息

超导纳米线单光子探测器(SNSPD)具有高计数率、高探测效率和低暗计数等优点,在光量子通信、光量子计算、激光测距与成像等领域发挥着重要作用.SNSPD的最大计数率(探测速度)会受前级读出电路的影响,为了提升最大计数率,通常需要使用一个宽带宽的低温直流耦合读出电路.本文报道了基于商用高速运算放大芯片OPA855搭建的SNSPD低温直流耦合放大读出电路,系统表征了该电路从室温300 K到低温4.2 K下的性能参数.通过提升OPA855的工作电压,解决了电路在低温下带宽损失的问题.进一步,将OPA855放大电路安装在40 K温区,使用其实现了SNSPD探测性能的实验评估.相对于常规室温交流耦合电路,SNSPD的最大计数率约提升了1.3倍.本研究可为OPA855芯片在高速SNSPD等低温领域提供相关参考信息.

关键词：运算放大器低温读出电路直流耦合超导纳米线单光子探测器

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