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n-Ga_(2)O_(3)/p-GaAs异质结日盲紫外探测器制备

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发光学报 2024年第3期45卷 476-483页

作者：党新明焦腾陈沛然于含韩宇李震李轶涵董鑫吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室吉林长春130012

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺在p-GaAs(100)衬底上外延了Ga_(2)O_(3)薄膜并制备了n-Ga_(2)O_(3)/p-GaAs异质结日盲紫外探测器。通过X射线衍射仪、原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜等方法对Ga_(2)O_(3)薄膜表面形貌、晶体质... 详细信息

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺在p-GaAs(100)衬底上外延了Ga_(2)O_(3)薄膜并制备了n-Ga_(2)O_(3)/p-GaAs异质结日盲紫外探测器。通过X射线衍射仪、原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜等方法对Ga_(2)O_(3)薄膜表面形貌、晶体质量进行了测试与分析。结果表明,Ga_(2)O_(3)薄膜呈单一晶向,薄膜表面平整且为Volmer-Weber模式外延。测试表明,n-Ga_(2)O_(3)/p-GaAs异质结探测器具有明显的整流特性。器件在5 V反向偏压和紫外光(254 nm)照射下实现了超过3.0×10^(4)的光暗电流比、7.0 A/W的响应度、3412%的外量子效率、4.6×10^(13)Jones的探测率。我们利用TCAD软件对器件结构进行仿真,得到了器件内的电场分布和能带结构,并分析了器件的工作原理。该异质结探测器性能较好,制造工艺简单,为Ga_(2)O_(3)超灵敏日盲紫外探测器的研制提供了新途径。

关键词：氧化镓金属有机化学气相沉积异质结日盲紫外探测器

基于褶皱结构的可拉伸有机电致发光器件研究进展

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科学通报 2024年第1期69卷 96-111页

作者：贾士鑫张浩洋银达冯晶吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室长春130012

近年来,随着柔性和可穿戴电子设备的发展,人们对可拉伸设备的需求不断提升,促进了可拉伸电子器件的快速发展.可拉伸显示器在可拉伸电子设备中起到信息传递和人机交互的作用,是可拉伸电子设备的重要组成部分.可拉伸发光器件作为可拉伸显... 详细信息

近年来,随着柔性和可穿戴电子设备的发展,人们对可拉伸设备的需求不断提升,促进了可拉伸电子器件的快速发展.可拉伸显示器在可拉伸电子设备中起到信息传递和人机交互的作用,是可拉伸电子设备的重要组成部分.可拉伸发光器件作为可拉伸显示器的核心组成部分之一,受到广泛关注.随着材料、工艺和器件结构设计的不断发展与进步,可拉伸发光器件的研究得到快速发展,多种策略被开发出来用于实现器件的拉伸性,且器件性能显著提高.其中,基于褶皱结构的可拉伸有机电致发光器件因其优异的光电性能和机械拉伸性而在可穿戴电子设备、电子皮肤、智能服装等领域展现出较大的应用潜力,成为制备可拉伸显示器的候选器件之一.本文对基于褶皱结构可拉伸有机电致发光器件的研究进展进行综述,首先介绍了褶皱结构的形成机制及相关的理论,然后对褶皱结构型可拉伸有机电致发光器件按照拉伸维度和褶皱有序性进行分类,总结了不同类型器件的设计思路、制造方案和器件性能特点.最后,简要讨论了褶皱结构可拉伸有机电致发光器件存在的一些挑战及对未来的展望.

关键词：可拉伸电子器件可拉伸有机电致发光器件褶皱结构超薄柔性器件弹性衬底

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基于石墨电极的硅基金刚石日盲紫外探测器

发光学报 2024年第4期45卷 630-636页

作者：王增将王孝秋朱剑锋任檬檬吴国光张宝林邓高强董鑫张源涛吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室吉林长春130012

金刚石优异的材料特性使其在日盲紫外探测领域有很大的应用潜力。本文采用微波等离子体化学气相沉积设备在(111)晶面单晶硅衬底上沉积金刚石薄膜,并基于该薄膜采用光刻胶热解法制备石墨材料平面叉指电极MSM结构金刚石日盲紫外探测器,为... 详细信息

金刚石优异的材料特性使其在日盲紫外探测领域有很大的应用潜力。本文采用微波等离子体化学气相沉积设备在(111)晶面单晶硅衬底上沉积金刚石薄膜,并基于该薄膜采用光刻胶热解法制备石墨材料平面叉指电极MSM结构金刚石日盲紫外探测器,为全碳金刚石探测器的实现提供了新方法。结果表明,该硅基金刚石薄膜为高取向多晶薄膜,(111)晶面的XRD 2θ扫描半峰宽为0.093°,拉曼光谱金刚石特征峰峰位1332 cm^(-1),半峰宽为4 cm^(-1),薄膜晶体质量较高;石墨电极紫外探测器在5 V偏置电压下的暗电流为2.07×10^(-8) A,光暗电流比为77,开关特性良好,并且石墨电极探测器具有优异的时间响应,上升时间为30 ms,下降时间为430 ms。

关键词：金刚石薄膜石墨电极日盲紫外探测器

基于模板剥离法制备高性能钙钛矿单晶薄膜光电探测器

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发光学报 2024年第2期45卷 195-203页

作者：单东明张瀚文张庆文张虎丁然吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室吉林长春130012

近年来,杂化钙钛矿半导体材料由于其带隙可调、吸收系数高、载流子迁移率高、成本低廉等诸多优点,在光电器件领域备受青睐,如太阳能电池、电致发光器件、光电探测器等。其中,钙钛矿单晶薄膜因其无晶界、杂质和缺陷含量低等特点,展现出... 详细信息

近年来,杂化钙钛矿半导体材料由于其带隙可调、吸收系数高、载流子迁移率高、成本低廉等诸多优点,在光电器件领域备受青睐,如太阳能电池、电致发光器件、光电探测器等。其中,钙钛矿单晶薄膜因其无晶界、杂质和缺陷含量低等特点,展现出更为优异的光学、电学特性,成为制备高性能光电器件的理想材料体系。然而,钙钛矿单晶薄膜常采用空间限域法直接生长在空穴传输层上,不可避免地将导致界面缺陷和载流子层间输运等问题,严重制约了钙钛矿单晶薄膜光电探测器的性能。为此,本文通过引入模板剥离法工艺技术,在钙钛矿单晶薄膜两侧分别蒸镀功能层材料,制备了结构为Cu/BCP/C_(60)/MAPbBr_(3)/MoO_(3)/Ag的钙钛矿单晶薄膜光电探测器。基于模板剥离法,两侧蒸镀的功能层与钙钛矿单晶薄膜接触紧密,将有效改善载流子的注入和传输;同时,优化的器件结构以及考虑能带匹配等因素可实现高灵敏、响应快速的钙钛矿单晶薄膜光电探测器。改进后器件的开关比高达3.1×10^(3),响应度可达7.15 A/W,探测率为5.39×10^(12)Jones,外量子效率达到1794%。该工作为进一步改善和提升钙钛矿单晶薄膜光电探测器的探测性能提供了一种可行性技术方案。

关键词：杂化钙钛矿半导体材料钙钛矿单晶薄膜模板剥离法光电探测器

飞秒激光制备硬脆材料红外微光学器件及应用(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 278-295页

作者：祁金勇郑家鑫张鑫赵智炎刘子健田克帅李超刘学青吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室吉林长春130012

近年来,红外微光学器件由于在红外传感与成像、红外探测等领域中具有重要的应用价值而得到了飞速发展,直接在硬脆材料衬底上制备的红外微光学器件更是在苛刻环境应用领域中具有不可代替的作用。针对此需求,已经有研究人员提出了多种高... 详细信息

近年来,红外微光学器件由于在红外传感与成像、红外探测等领域中具有重要的应用价值而得到了飞速发展,直接在硬脆材料衬底上制备的红外微光学器件更是在苛刻环境应用领域中具有不可代替的作用。针对此需求,已经有研究人员提出了多种高精密制造方法。其中,飞秒激光加工由于真三维加工等独特优势已经被广泛应用于各种复杂三维微纳结构的制备,也为解决硬脆材料红外微光学器件的制备问题提供了新的思路。从飞秒激光加工技术、常用红外光学材料以及基于飞秒激光加工的硬脆材料红外微光学器件的制备和应用方面入手,梳理了近些年此领域的发展情况,重点介绍了折射器件和衍射器件等红外微光学器件以及飞秒激光加工技术在红外传感与成像、红外探测等领域中的应用,并对飞秒激光加工硬脆材料红外微光学器件的发展趋势进行了展望。

关键词：激光技术飞秒激光硬脆材料红外微光学器件红外微光学应用

基于色散调控氟碲酸盐玻璃光纤的O-U波段平坦光频梳产生

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发光学报 2024年第3期45卷 458-467页

作者：陈禹先张绪成金冠宇孟凡超贾志旭秦伟平秦冠仕吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室吉林长春130012

光学频率梳(简称光频梳)作为一种优秀的多波长光源在通信领域具有巨大的应用潜力。通过将光频梳光源与波分复用技术(WDM)、空分复用技术结合(SDM),通信系统可以具有百Tbit/s量级的传输速率,在5G/6G通信、物联网、自动驾驶等方面具有重... 详细信息

光学频率梳(简称光频梳)作为一种优秀的多波长光源在通信领域具有巨大的应用潜力。通过将光频梳光源与波分复用技术(WDM)、空分复用技术结合(SDM),通信系统可以具有百Tbit/s量级的传输速率,在5G/6G通信、物联网、自动驾驶等方面具有重要的应用价值。目前实现光频梳的方法主要有以下四种,分别为基于锁模激光器产生飞秒光频梳、基于光学微腔产生光频梳、基于电光调制器产生光频梳以及基于行波四波混频产生光频梳。它们各具特点,但均很难同时实现宽光谱、高信噪比、高平坦度、高的单梳齿功率以及梳齿频率间隔大范围可调,这在一定程度上影响了光频梳在光通信领域的应用。本文提出基于受激布里渊激光腔产生种子梳,采用腔外负色散光纤进行脉冲压缩,进一步利用色散调控的高非线性氟碲酸盐光纤进行扩谱,从而实现光频梳产生。数值计算结果表明,通过该系统,我们可以得到重复频率大范围可调、光谱覆盖整个O-U波段且在O-U波段梳齿强度标准差小于5 dB的平坦光频梳,证明了通过基于布里渊激光腔与色散调控高非线性氟碲酸盐光纤的光学系统产生可用于光通信的平坦光频梳的可行性。

关键词：光频梳色散调控氟碲酸盐玻璃光纤脉冲压缩腔外扩谱 O-U波段平坦

基于改进的粒子群优化-反向传播神经网络的CO_(2)红外吸收光谱定量分析

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光学学报 2024年第11期44卷 305-314页

作者：吴旭阳管港云刘志伟朱冰洁耿子迅郑传涛严国锋张宇王一丁吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室吉林长春130012 之江实验室光纤传感中心浙江杭州311100

在吸收光谱气体传感领域,实测光谱存在信噪比低和由光谱失真带来的线性度低的问题,使得传统的线性分析方法难以实现高准确度的气体体积分数反演。为此,本文提出了一种基于进化策略、参数调整策略双重改进的粒子群优化(IPSO)算法,并结合... 详细信息

在吸收光谱气体传感领域,实测光谱存在信噪比低和由光谱失真带来的线性度低的问题,使得传统的线性分析方法难以实现高准确度的气体体积分数反演。为此,本文提出了一种基于进化策略、参数调整策略双重改进的粒子群优化(IPSO)算法,并结合误差反向传播神经网络(BPNN),建立了网络初始连接权值和阈值优化的反向传播(BP)神经网络(IPSO-BPNN)气体体积分数反演模型。基于光频梳直接吸收光谱技术测量CO_(2)红外吸收光谱,构建了由训练集、验证集和测试集构成的多体积分数光谱数据集,用于IPSO-BPNN模型的气体体积分数反演性能测试。利用IPSO-BPNN模型对14种体积分数的CO_(2)气体进行了反演,结果表明,与粒子群优化算法优化的BP神经网络(PSO-BPNN)、BPNN、极限学习机(ELM)、支持向量机(SVM)、最大吸光度提取(MAE)法五种气体体积分数的反演方法相比,IPSO-BPNN模型的均方误差最小(1.95×10^(-6)),相对误差绝对值的平均值最低(0.0112),决定系数最大(0.9997)。上述结果验证了IPSO-BPNN模型优异的鲁棒性以及在高准确度分子吸收光谱分析中重要的应用潜力。

关键词：光谱技术红外气体检测气体体积分数反演粒子群优化算法反向传播神经网络

基于SnO2:DPEPO混合电子传输层的钙钛矿太阳能电池性能研究

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物理学报 2024年第19期73卷 310-318页

作者：隽珽邢家赫曾凡聪郑鑫徐琳长春建筑学院吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室

电子传输层是钙钛矿太阳能电池的重要功能层,其表面及内部缺陷是限制钙钛矿太阳能电池性能提升的重要一环.双电子传输层（双ETL）策略虽然可以改善电子在功能层之间提取与传输,但是双ETL内部存在的独立界面以及不同ETL材料晶胞不匹配问... 详细信息

电子传输层是钙钛矿太阳能电池的重要功能层,其表面及内部缺陷是限制钙钛矿太阳能电池性能提升的重要一环.双电子传输层（双ETL）策略虽然可以改善电子在功能层之间提取与传输,但是双ETL内部存在的独立界面以及不同ETL材料晶胞不匹配问题导致了额外的非辐射复合.基于此,本文提出了将二[2-(（氧代）二苯基膦基)苯基]醚（DPEPO）引入到SnO2中设计混合电子传输层的策略,该策略在钝化SnO2中本征缺陷的同时,可以避免由于额外界面的存在而导致的缺陷态,有效改善了电子的提取与传输.并且进一步实现了对钙钛矿薄膜的结晶调控,提升钙钛矿太阳能电池性能,最终收获了基于宽带隙钙钛矿太阳能电池21.53%的功率转换率,其中开路电压(VOC)达到了1.220 V,短路电流(JSC)为23.19 mA/cm2,填充因子（FF）高达76.11%.研究表明混合电子传输层策略可以有效优化载流子传输动力学,促进钙钛矿高质量结晶,对制备高性能太阳能电池具有一定指导意义.

关键词：钙钛矿太阳能电池电子传输层载流子复合缺陷钝化

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双通道离轴石英增强光声光谱气体传感器

光子学报 2024年第8期53卷 112-121页

作者：隋心马琰铭刘孝腾张磊宋芳李秀英徐琳王一丁郑传涛吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区长春130012 吉林省红外气体传感技术工程研究中心长春130012

为了消除杂散光激励石英音叉产生的光热信号对气体检测性能的影响,采用离轴配置谐振管,将两只中央开有槽口的谐振管平行于音叉正面放置在两侧,从而实现了探测光束与石英音叉的隔离,同时降低了系统组装和光路调整的复杂度。将光纤准直器... 详细信息

为了消除杂散光激励石英音叉产生的光热信号对气体检测性能的影响,采用离轴配置谐振管,将两只中央开有槽口的谐振管平行于音叉正面放置在两侧,从而实现了探测光束与石英音叉的隔离,同时降低了系统组装和光路调整的复杂度。将光纤准直器、谐振管、石英音叉、直角棱镜和不锈钢气室进行集成,研制了一种尺寸仅为5.4 cm×4.0 cm×1.5 cm的光声检测模块,在此基础上,建立了一种光声光谱气体检测系统,采用中心波长为1533 nm的分布反馈激光器,通过检测乙炔气体来评估系统性能。实验结果表明,光声信号与气体浓度之间呈现良好的线性-关系,线性拟合优度为0.991。系统的1σ检测下限和对应归一化噪声等效吸收系数分别为11.6×10^(-6)和6.7×10^(-9)W·cm^(-1)·Hz^(-1/2)。对系统的Allan方差分析结果表明,当平均时间为0.5 s时,系统的检测下限为10.22×10^(-6),当平均时间为50 s时,系统检测下限可以达到1.20×10^(-6)。所研制的微小型双通道离轴石英增强光声光谱传感器系统具有体积小、价格低廉、灵敏度高等优点,有利于实现便携式气体检测。

关键词：石英增强光声光谱技术气体传感器波长调制技术乙炔石英音叉