半绝缘GaAs的双调制反射光谱研究

半导体材料电子能带结构的确定对研究其物理性质及其在半导体器件方面的应用有重要意义.光调制反射光谱是一种无损和高灵敏度的表征半导体材料电子能带结构的光学手段.光调制反射光谱中激光调制导致的材料介电函数的变化在联合态密度奇点附近表现得更为明显.通过测量这些变化,可以得到有关材料能带结构临界点的信息.然而在传统的单调制反射光谱中,激光调制信号的光谱线型拟合和临界点数目的分析往往被瑞利散射和荧光信号所干扰.本文将双调制技术与双通道锁相放大器结合,消除了瑞利信号和荧光信号的干扰,获得了具有较高信噪比的调制反射光谱信号.双通道锁相放大器可以同时解调出反射光谱信号及其经泵浦激光调制后的细微变化量,避免了多次采集时可能存在的系统误差.利用这种技术,在可见激光(2.33 eV)泵浦下,我们测量了半绝缘GaAs体材料从近红外至紫外波段(1.1-6.0 eV)的双调制反射光谱,获得了多个能带结构临界点的信息.探测到了高于泵浦能量之上的与GaAs能带结构高阶临界点对应的特征光谱信号,说明带隙以上高阶临界点的光调制反射光谱本质是光生载流子对内建电场的调制,并不是来自该临界点附近的能带填充效应.这一结果表明双调制反射光谱能够对半导体材料能带结构带隙及其带隙以上临界点进行更准确的表征.     

应变超晶格(ZnS)1/(ZnSe)1的光学性质

用linear mufin tin orbital能带方法，计算Si衬底上（ZnS）_n/（ZnSe）_n（001）超晶格的能带结构，计算中采用外加调整势进行带隙修正．在得到较准确的能带结构和波函数的基础上，计算该超晶格系统的光学介电函数虚部ε₂（ω）．结果表明，该超晶格系统的光学性质结合了ZnS和ZnSe体材料光学性质的特点，在相当宽的能量范围内有较好的光谱响应．并且该超晶格系统是直接带隙材料，在光电器件应用中有很大潜力． 关键词：     

量子材料GaTa4Se8的基态研究

量子材料GaTa₄Se₈(GTS)不仅展现出绝缘体到金属相变、J_eff量子态以及拓扑超导等多种有趣的物理性质,而且还是电阻开关和存储介质材料,一直以来备受关注。当前科学家们对其绝缘基态的结构仍存在争议,基态结构的不确定阻碍了对其各种物理性质的深入理解。GaTa₄Se₈的绝缘基态长期被认为具有立方对称结构(空间群F43m),其电子能隙是由自旋轨道耦合效应和电子关联共同作用形成的Mott型能隙。最近第一性原理计算表明,立方结构的声子谱存在虚频而不稳定,并预测立方对称存在结构畸变会形成更稳定的三方结构(R3m)或四方结构(F43₁m)。为此,本研究通过压力调节该材料的电子能隙,结合Raman光谱、X射线衍射、电阻测量等多种实验表征手段,对比实验得到的数据与第一性原理计算结果,进一步探索GaTa₄Se₈的基态结构。研究表明三方对称结构(R3m)更符合实验观察结果。     

掺镱氟铅硅酸盐玻璃光谱性质研究

采用高温熔融法制备了组成为(80-x)SiO2·xPbO·(17~19)( R2O+RF) ·(1~3)Yb2O3（R=Li、Na、K）（mol%）的掺镱氟铅硅酸盐玻璃,测量了样品的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,利用McCumber理论计算了该玻璃系统中Yb3+离子2F5/2→2F7/2能级跃迁受激发射截面.结果表明,该玻璃在1 013 nm处的σemi为0.21×10－20 cm2,荧光有效线宽为94.8 nm,荧光寿命为2.36 ms.激光性能评价结果表明,该玻璃是实现大能量超短脉冲激光的理想材料.     

载铈纳米TiO2粉体的制备及其反射光谱特性研究

采用金属离子组装技术对纳米TiO2进行了稀土元素铈的负载,借助X射线衍射和透射电子显微镜对载铈纳米TiO2粉体进行了表征,并用紫外-可见光漫反射光谱法对载铈前后纳米TiO2粉体的反射光谱特性进行了分析。结果发现：稀土元素铈负载后,纳米TiO2的反射光谱特性向可见光方向移动,红移到了500nm;并且在可见光区域的吸光率也发生了明显变化,提高了3倍。表明稀土元素铈的负载有利于提高纳米锐钛矿型TiO2对可见光和紫外光的吸收,从而大幅度提高其光催化活性。     

4,6-二甲氧基-2-嘧啶氨基甲酸甲酯分子结构与光谱

运用密度泛函理论B3LYP方法,6-311G*和6-311 G*基函数对4,6-二甲氧基-2-嘧啶氨基甲酸甲酯分子结构与光谱性质进行理论研究,得到分子的平衡结构参数和最大吸收波长.4,6-二甲氧基-2-嘧啶氨基甲酸甲酯分子具有Cs对称性和较大的前线轨道能隙值.基函数对计算结果无影响.     

纳米GaP材料Ga填隙缺陷的EPR实验观察

利用电子顺磁共振(EPR)技术对纳米GaP粉体材料的本征点缺陷进行了研究，结果表明：由EPR信息的g因子值（2.0027±0.0004）可以确定纳米GaP粉体材料存在Ga自填隙（Ga_i）本征缺陷；纳米GaP粉体EPR信号超精细结构消失，以及谱线线宽（ΔH_PP）变窄等实验现象，可能是由纳米材料界面的无序性，以及缺陷原子和界面原子之间的电子交换造成的；在较低的测试温度范围内，升高温度引起纳米GaP材料发生晶界结构弛豫；当测试温度由100 K升高至423 K时，ΔH_PP值和自由基浓度皆逐渐降低.     

SH（D）和OH（D）自由基基态的结构与势能函数

采用QCISD（T）/ 6-311++G（3df,2pd） 和QCISD/6-311++G（3df,2pd）方法计算优化了SH（D）和OH（D）自由基分子基态X²Π的分子结构和离解能.并采用最小二乘法拟合Murrell-Sorbie 函数得到了相应的势能函数,由此计算的振转常数与实验光谱数据符合得相当好. 关键词： SH和OH自由基分子 X²Π）')" href="#">基态（X²Π） Murrell - Sorbie函数 势能函数     

两种苯并咪唑超分子化合物的水热合成、晶体结构及光谱学性质

利用水热反应合成了两种超分子化合物1,2-二（2-苯并咪唑基）乙烷硫酸盐[（C16H16N4）.（HSO4）2.（H2O）2]（1）和5-（2-苯并咪唑基）-1,3-苯二甲酸[C15H10N2O4]（2）。通过元素分析、红外光谱及紫外光谱对标题化合物进行了表征,并用单晶X射线衍射测定了其晶体结构。两个化合物均属于单斜晶系,P21/c空间群,超分子化合物（1）的晶格参数：Mr=494.48,a=0.7089（2）nm,b=1.7922（5）nm,c=0.8584（2）nm,β=106.250（4）°,V=1.0471（5）nm3,Z=2,Dc=1.562g/cm3,F（000）=512,μ=0.318mm-1,GOF=1.046,R1=0.0518,wR2=0.1710;超分子化合物（2）的晶格参数：Mr=282.23,a=1.4345（3）nm,b=1.6748（4）nm,c=1.0628（2）nm,β=93.364（4）°,V=2.5490（10）nm3,Z=8,Dc=1.460g/cm3,F（000）=1152,μ=0.109mm-1,GOF=1.098,R1=0.0473,wR2=0.1341。两个化合物分子间通过氢键及π-π堆积作用相互形成三维网状超分子结构。     

不同制备条件对Zn2SiO4：Mn^2＋粉末发光性能的影响

利用溶胶-凝胶法制备了Zn2SiO4：Mn^2＋粉末,探讨了体系pH值、热处理温度、煅烧气氛对材料结构和发光性能的影响。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、光致发光（PL）谱等分析手段对Zn2SiO4：Mn2＋粉末的结构、颗粒大小、形貌、发光性能进行了表征。结果表明：溶胶的pH值影响制备的粉体的结晶性和颗粒大小,当溶胶pH值为4．34时,体系水解缩聚反应充分,所得荧光粉的光致发光强度最强;煅烧气氛显著影响荧光粉的发光强度,前驱体在N2（90％）＋H2（10％）的还原气氛下煅烧得到的发光粉发光强度最强;最佳热处理温度为900℃。     

多功能抗激光损伤高反射膜

为了能同时满足半导体激光器和YAG激光器对薄膜的特殊要求,在分析高反射膜理论的基础上,选取TiO2和SiO2为高、低折射率材料镀制了周期性多层介质高反射膜。研究了材料的光学及机械特性,重点解决了薄膜的消偏振和抗激光损伤问题。实验采用电子束真空镀膜并加以考夫曼离子源辅助沉积,利用TFC软件进行膜系设计,通过调整镀膜工艺参数和监控方法,在10mm×1．8mm的K9基底上镀制了符合要求的高反射膜,结果表明,当激光以45°入射时,薄膜在900～1100nm的P光与s光的反射率均大于99．95％。所制备的高反射膜性能稳定,抗激光损伤阈值高,能同时满足两种激光器的使用要求。     

油页岩含油率近红外光谱原位分析方法研究

为实现油页岩含油率的原位检测,采用便携式近红外光谱分析技术,针对吉林扶余油页岩基地2号钻井的66个岩芯样品开展了原位检测的分析建模方法研究。采用自制便携式近红外光谱仪器获得反射率、吸光度、K-M函数三种数据形式光谱数据,结合主成分-马氏距离(PCA-MD)剔除异常样品、无信息变量消除法(UVE)波长筛选及二者组合的四种建模数据优化方法,采用相同的数据预处理方法进行偏最小二乘(PLS)和反向传播神经网络(BPANN)两种方法的建模分析研究,确定最佳分析模型及方法。结果表明(1)不论是否采用四种不同的数据优化方法,两种建模方法所用建模数据库适合采用反射率或K-M函数的光谱数据形式;(2)两种建模方法,采用四种不同的数据优化方法,对相同数据库建模精度的影响不同：采用PLS建模方法、以PCA-MD和UVE+ PCA-MD两种方法进行数据优化、可以提高K-M函数光谱数据形式数据库的建模分析精度,采用BPANN建模方法、以UVE、PCA-MD 与UVE组合的 三种方法进行数据优化、对三种数据形式数据库的建模精度均有所提高;(3)除以反射率光谱数据并进行PCA-MD数据优化外,采用BPANN方法的建模精度好于PLS法。其中采用反射率光谱数据形式、只进行UVE数据优化外的BPANN建模精度最高,预测相关系数为0.92、标准偏差为0.69%。     

太阳能分光发电系统的光学薄膜滤波片设计与仿真

由于不同材料的禁带宽度不同,对太阳光谱的吸收曲线也各不相同,探讨了用等效折射概念设计滤光片的原理和计算方法.针对非晶硅、单晶硅和砷化镓的吸收谱线设计了一组短波通滤光片,滤波片A在波长380～800nm处,平均透射率T＞90％;在波长880～1100 nm处截止,平均透射率T＜1％;滤波片B在380～500 nm处T＞9...     

光纤激光器光学膜设计与制备

针对激光在传输过程中的光能损失,本文根据光学薄膜理论,设计制备了减反射膜和抗激光的高反射膜,并对激光膜的镀膜材料、膜系设计、沉积工艺及离子辅助沉积等参数进行了深入研究.研究结果表明,制备的减反膜的反射率＜O.2%,激光以25°～65°入射时高反射膜的反射率＞99.7%.对50μm光纤和K9玻璃镀膜前后的输出功率测试显示...     

GaSb基激光器腔面膜的材料选取及膜系设计

为了提高GaSb基激光器腔面膜的反射率,根据有关薄膜设计理论并借助薄膜设计软件,设计出激光器腔面膜膜系。使高反膜在2.0~3.5μm波段的理论反射率高于95%;增透膜在波长为2.5μm处的理论透射率高于99%。并经过反复实验操作比较了实验与理论设计反射率曲线,结果表明,实验所得反射率能达到实际应用的要求。除此之外,还通过比较各种材料的特性,讨论了薄膜材料的选取。     

几种不同产地高岭土的漫反射傅里叶红外光谱分析

分别采用压片法与漫反射法测得几种不同产地高岭土的红外吸收谱图,解析了各高岭土的结构特征与吸收峰值的关系,发现利用漫反射傅里叶红外光谱技术,经K-M函数校正的红外谱图较压片法灵敏度高,也更准确,解析更简单;依据对高频区3700～3600cm-1波数段高岭石OH基特征吸收峰的吸收情况,可快速判断高岭石结晶度,结果与X射线衍射技术所测Hinckley指数(Hi)一致。     

热蒸发与离子束溅射制备LaF3薄膜的光学特性

研究了钼舟热蒸发工艺和离子束溅射方法制备的单层LaF₃薄膜的特性。首先,采用分光光度计测量了LaF₃薄膜的透射率和反射率光谱,使用不同模型拟合得出薄膜的折射率和消光系数。然后,采用应力仪测量了加热和降温过程中LaF₃薄膜的应力-温度曲线。最后,采用X射线衍射仪测试了薄膜的晶体结构。实验结果表明,热蒸发制备的LaF₃（RH LaF₃）存在折射率的不均匀性,在193 nm,其折射率和消光系数分别为1.687和5×10^-4,而离子束溅射制备的LaF₃（IBS LaF₃）折射率和消光系数分别为1.714和9×10^-4。两种薄膜表现出相反的应力状态,RH LaF₃薄膜具有张应力,而IBS LaF₃具有压应力,退火之后其压应力减小。热蒸发制备的MgF₂/LaF₃减反膜在193 nm透过率为99.4%,反射率为0.04%,离子束溅射制备的AlF₃/LaF₃减反膜透过率为99.2%,反射率为0.1%。     

1555nm宽带通滤光膜的设计和优化

针对对空间通信的特殊需求,设计并制备了1 555 nm波段的高透过率、宽带通滤光膜,该滤光膜在高温高湿环境下能够稳定工作。根据薄膜设计理论,选取折射率差大的TiO2和SiO2作为镀膜材料,采用规整膜系进行膜系设计。借助Optilayer软件,采用针形优化和双面镀膜方法,得到优化的非规整膜系。采用直接与间接监控相结合的手段监控薄膜生长,并探讨了薄膜的生长条件。在电子束蒸发离子辅助沉积条件下,制备出中心波长处透过率达到97%,带宽为50 nm的滤光膜。在100℃高温和-30℃低温各保持3 h的条件下,波长漂移仅0.2 nm,具有高的稳定性和可靠性,满足空间通信的使用要求。     

三维腹腔镜端面宽带增透膜的研制

根据由多组镜片组成的三维腹腔镜对高透过率和不失真成像的要求,研究并选择了合适的薄膜材料;采用电子束真空镀膜加以离子辅助沉积系统,利用膜系设计软件完成了宽带增透膜的非周期膜系设计。通过调整镀膜工艺参数并采用光控与晶控同时监控的方法,减少了膜厚控制误差,成功地在多组镜片上镀制了宽带增透膜。测试试验显示,制备的膜层在400～700 nm波段的平均反射率〈0.5%,而且颜色不失真,膜层牢固,抗腐蚀效果较好,满足医用光学仪器的使用要求。     

基于反铁电PLZST厚膜相变脉冲电流的温度传感方法

采用LTCC低温共烧工艺制备了(Pb0.97La0.0 3)(Zr0.75Sn0.25-xTix)O3(x=0.10,0.105,0.11)系列组分反铁电陶瓷厚膜功能材料。实现了对预定温度的灵敏热电换能响应,温度诱导相变电流密度达10-5A·cm-2量级。采用电流/电压转换、自动增益控制和负载增强模块构成的信号处理电路系统,产生面向后级控制应用的TTL脉冲触发信号(4.8±0.2 V),实现基于PLZST厚膜相变电流的温度传感方法与系统,为新型功能材料温度传感控制提供了一种新的技术途径。