太赫兹技术进展及其在工业中的应用

近年来,太赫兹技术日渐成熟,工业应用领域不断扩大,市场上出现了越来越多的太赫兹产品。本文主要分析太赫兹技术的发展,并对未来太赫兹工业应用市场进行中期和长期展望。     

室温下中草药的太赫兹谱分析

本文采用太赫兹时域光谱技术对三七和甘草两种中药材进行了光谱测试,得到了样品在0.2～1.6THz波段的吸收谱。理论计算与太赫兹技术测量得到吸收峰位置很好吻合。研究结果为利用太赫兹时域光谱技术鉴定中药材提供了有益的借鉴。     

太赫兹时域光谱成像系统的研究进展

太赫兹时域光谱成像技术具有穿透性、超快时间分辨能力、指纹光谱特性、安全无辐射电离等显著特点,在物质成分光谱分析、工业材料无损检测领域具有独特的应用价值,成为近些年来的研究热点。基于此,从成像体制和成像算法两个方向进行介绍。在成像体制层面,全面介绍了逐点扫描成像、太赫兹焦平面成像、太赫兹光电导阵列成像等二维的成像方式,以及突破衍射极限的太赫兹近场成像技术;在成像算法层面,介绍了飞行时间成像和断层扫描成像技术等三维成像方式。列举了太赫兹技术在生物医学、无损检测、安防检测等领域的应用。最后总结了当前太赫兹时域光谱技术所面临的问题。     

太赫兹成像和光谱在医疗领域的应用综述

在医疗领域中,人们对于太赫兹成像与光谱的研究早已不再停留于几年前的基础研究了,而是深入到了以组织、细胞、皮肤成像以及中医药学检测分析等的集中研究.相比传统意义上的医疗手段,如超声波、X光、核磁共振及红外线等,太赫兹波技术具有更加显著的优势,主要体现在宽带光谱分析能力强、分辨率高及耗能低等方面.围绕着太赫兹成像和光谱技术...     

钡铁氧体的太赫兹时域光谱

利用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备了钡铁氧体和Al 掺杂钡铁氧体样品, 并利用太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy, THz-TDS)对样品进行了测试. 结果表明, 样品吸收谱在 0~1.2 THz 频段内随着频率的增大而增大, 钡铁氧体的折射率随频率的增大而减小; Al 掺杂的钡铁氧体样品的折射率随频率的增大而增大, 且Al 的掺杂导致钡铁氧体THz波段的折射率减小.     

汽油的太赫兹时域光谱特性研究

本文应用太赫兹时域光谱技术研究了不同型号汽油在0.28-2.1THz波段的光学性质,采用快速傅里叶变换得到样品的吸收谱和折射率谱.同时,运用傅里叶变换红外光谱装置测定了样品的中红外吸收谱.比较两种实验结果可知,不同型号汽油在太赫兹波段有明显的峰位位移和相对峰强改变,且吸收谱带展宽,说明样品在太赫兹波段比在中红外波段更具有吸收活性.太赫兹技术可作为中红外等光谱技术的互补手段,研究汽油组成的特性及鉴别其结构的细微变化等.     

基于分形结构的太赫兹超材料吸波体

基于分形结构在太赫兹频段设计了一种超材料吸波体,发现该吸波体出现双频点吸收现象.仿真研究了衬底厚度对吸波体吸收率的影响,调节衬底厚度可以实现吸波体与自由空间的近似阻抗匹配.第一谐振点A在衬底厚度为5.4μm时的吸收率最高,第二谐振点B在衬底厚度为1.4μm时的吸收率达到99.9%.随着分维数的增加,谐振频点B逐渐向高频移动,吸收效率几乎保持不变.仿真结果表明,通过调节分维数,可以设计不同频点的吸波体.对双层结构和三层结构进行仿真优化,设计了宽频带吸波体.     

堆叠多层石墨烯的太赫兹电导研究

单层石墨烯具有可调的太赫兹电导,有望应用于制作新型太赫兹器件,然而这种调谐的变化范围有限,通过多层石墨烯的堆叠可以拓展石墨烯太赫兹器件的性能上限。本文通过太赫兹时域光谱研究了石英衬底上不同层数堆叠的石墨烯的太赫兹透过特性,并使用Drude模型以及菲涅尔定律对实验结果进行了理论模拟。实验数据与理论结果的匹配表明:随机堆叠的多层石墨烯在太赫兹波段可以看作没有电子耦合的多个单层石墨烯,其太赫兹电导具有更宽的调谐范围,同时化学掺杂可以进一步提高材料的载流子浓度,从而获得更高的太赫兹电导。     

对羟基苯甲酸酯类物质的太赫兹光谱特性研究

利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术检测了对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯和对羟基苯甲酸丁酯的时域光谱,通过傅里叶变换获得其在0.30～2.40 THz频段的频域光谱和透射光谱,进而得到这4种物质的折射率谱、吸收谱和介电函数谱.同时,检测了对羟基苯甲酸甲酯和对羟基苯甲酸乙酯以不同比例混合的样品光...     

基于超材料的太赫兹角度滤波器研究

提出了一种基于超材料的太赫兹低通角度滤波器,该角度滤波器是一种仅允许法向入射太赫兹波透过而将其他方向传播太赫兹波滤除的器件,其结构为螺旋的左右对称开口的金属双环.仿真结果表明,在0.94 THz频率处,该器件的透射效果随着入射角的增大明显降低,且对法向入射的透射率达到94.4％,3 dB角域带宽达到25.0°.所提出的太赫兹角度滤波器在角度波谱分析、雷达数据处理、隐私保护、高信噪比检测器等领域具有重要的应用前景.     

基于THz-TDS技术的钢板锈蚀厚度的无损检测

针对现有无损检测技术对钢板材料早期锈蚀厚度难以实现精确检测的问题,基于非接触无损的太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术,利用太赫兹（THz）波对非极性材料的透射性及对极性金属材料的反射性,测定了锈蚀产物的光学参数信息和钢板的锈蚀层厚度. 试验结果表明,在有效频率0.2~1.6 THz范围内,锈蚀产物的折射率近似为2.8. 反射THz信号的第一相对幅值与样品的锈蚀时间呈对数函数关系,且与锈蚀时间的倒数呈线性关系. 试验结果还表明,钢板样品锈蚀层厚度随锈蚀时间的增加呈线性递增关系,且利用THz技术测定的厚度值准确率达到90%以上. 从而证明了非接触式THz-TDS技术对钢板锈蚀厚度检测的可行性和精确性.     

Fe层厚度对Fe／Mo多层膜巨磁电阻的影响

详细研究了用溅射法制备的Ｆｅ／Ｍｏ多层膜系统的结构，磁性及磁电阻效应。发现当保护Ｍｏ层厚度为０．８ｎｍ、Ｆｅ层厚度ｄＦｅ由２．２ｎ，减到０．４ｎｍ时，ＧＭＲ在ｄＦｅ〈１．４ｎｍ有一迅速增加，并在ｄＦｅ＝０．９ｎｍ时达极大值，然后下降，矫顽力显示出类似的行为。     

铁纳米管壁厚度对磁性的影晌

采用改进的溶胶凝胶还原法,利用阳极氧化铝模板（AAO）制备出了不同管壁厚度的Fe纳米管阵列,利用震动样品磁强计测量了平行和垂直于Fe纳米管阵列的磁滞回线,结果表明易磁化轴平行于纳米管的轴向方向,样品具有明显的磁各向异性．     

Ag层厚度对Ag/Fe/Ag薄膜的微结构和磁特性的影响

室温下,利用直流对靶磁控溅射设备制备了Ag(x)/Fe(35nm)/Ag(x)系列薄膜,x=1,2,3,4nm.利用扫描探针显微镜(SPM)观测了样品的表面形貌及磁畴结构,应用X射线衍射仪(XRD)分析了样品的晶体结构,通过振动样品磁强计(VSM)测量了样品的磁特性.研究表明,非磁性Ag层厚度对Ag/Fe/Ag系列薄膜的微结构和磁特性有很大的影响.SPM观测显示,随Ag层厚度增加磁畴尺寸呈现先减小后增加的趋势.VSM结果显示,矫顽力的变化与磁畴尺寸的变化趋势是一致的,x=3nm时,垂直膜面矫顽力达到最大.     

掺杂Pt对NTP协同Fe/Ce-K-O催化脱除柴油机NO_x的影响

通过柠檬酸凝胶-浸渍法制备了纳米Fe/Ce-K-O和Fe-Pt/Ce-K-O催化剂,并利用XRD、SEM和EDX对其性能进行表征。协同低温等离子体(NTP)放电装置,建立了NTP协同纳米催化系统。基于台架试验,研究了在不同负荷工况下,掺杂Pt对NTP协同纳米Fe/Ce-K-O催化剂脱除柴油机NOx排放的影响。结果表明,在NTP协同Fe-Pt/Ce-K-O催化剂作用下,NOx排放得到显著降低,其中,在25%负荷时,NOx转化率最高,达到75%。在NTP协同Fe/Ce-K-O催化剂作用下,NOx转化率最高,达到60%,但是NO2浓度有所升高。此外,在NTP协同催化剂的作用下,副产物N2O排放总量变化不大。     

Pt/TiO_2/Nb:SrTiO_3/Pt器件的记忆效应

本文以Pt/TiO_2/Nb:SrTiO_3/Pt为研究对象,研究了此种器件的阻变存储效应和容变存储效应.所研究的器件表现出明显的双极多态存储性能,同时也具备负电容的特性.在正、反向偏压的作用下,器件能够实现从导通状态到绝缘态或者其他程度的导通态的转变.不仅如此,该器件还表现出与初始状态关联的负电容特性.产生这些现象的原因可认为是氧空位在外加电场的驱动下移动造成的,从而使得器件的导电状态发生变化,同时也使得电荷变化滞后于电压的变化,产生了负电容现象.     

硅锗异质结构中等离子-声子耦合模式

利用自洽场理论考虑半导体硅锗量子阱系统中电子-电子和电子-声子相互作用,得到由这些交互作用引起的介电函数.从而得到硅锗异质结中的等离子与声子的耦合模式.     

Fe/GaAs/Fe隧道结的磁电阻研究

用第一性原理的方法研究了Fe/GaAs/Fe隧道结的隧穿磁电阻(TMR).研究表明,TMR值对于界面的无序散射相当敏感,在考虑了界面无序的散射对电子输运的影响后,计算所得的TMR值与实验值吻合得很好.研究表明,界面无序的散射是造成TMR实验值很低的主要原因,而不是以往研究所认为的是界面处的自旋翻转的作用.     

O在Pt/Si上的化学吸附对Pt/Si界面能的影响

本文在一维紧束缚近似下,利用格林函数方法和复能积分技术,研究了O在Pt/Si上的化学吸附对Pt/Si界面能的影响。分别以有限d轨道链模型和半无限的sp杂化轨道链模型来描述金属Pt和衬底Si,计算了O在吸附前后Pt/Si界面能随界面耦合强度γ的变化关系。结果表明O的吸附导致Pt/Si界面能降低。     

Spin injection in a ferromagnet/resonant tunneling diode heterostructure

The spin transport property of a ferromagnet (FM)/insulator (Ⅰ)/resonant tunneling diode (RTD) heterostructure was studied. The transmission coefficient and spin polarization in a multilayered heterostructure was calculated by a Schrödinger wave equation. An Airy function formalism approach was used to solve this equation. Based on the transfer matrix approach,the transmittivity of the structure was determined as a function of the Feimi energy and other parameters. The result shows that the spin polarization induced by the structure oscillates with the increasing Fermi energy of the FM layer. While the thickness of the RTD is reduced,the resonant peaks become broad. In the heterostructure,the spin polarization reaches as high as 40% and can be easily controlled by the external bias voltage.