硅基阻挡杂质带红外探测材料与器件研究进展

红外探测在天文物理研究领域具有极其重要的应用前景,由于天文深空探测对象的特殊性,对红外探测器的性能要求十分苛刻.阻挡杂质带(BIB)红外探测器,因其具有响应波段宽、噪声低、灵敏度高以及抗辐射性能好等优点,在过去30年中发展成为国际上天文领域首选的红外探测器.BIB红外探测器的探测波长覆盖中红外到远红外波段,它的推广应用促进人类在天文深空探测领域取得了一系列重大的科学成果.我国在BIB红外探测器的研究起步较晚,近年来也取得了较大进展,但是与国际领先水平相比尚有较大差距.本文主要回顾、评述了过去5年多我国在BIB红外探测器领域的研究进展,对BIB红外探测材料及其相应BIB器件的制备工艺、物性表征和光电响应特性,以及表面等离激元对器件光电响应的调控等做了详尽介绍,为我国BIB红外探测器的发展提供参考和实验依据.     

发光隧道结表面粗糙度的隧道显微镜研究

本文报道用扫描隧道显微镜(STM)在空气中观测淀积在1000A厚的CaF_2薄膜上的Al-Al_2O_3-Au在发光隧道结表面的研究成果。在观测中我们首次发现结表面的CaF_2薄膜呈现出横向相关长度分别为300-700A和30-50A的两种粗糙度;横向相关长度小的粗糙度被横向相关长度大的所调制。这种横向相关长度为30-50A的表面粗糙度的存在与Laks和Mills的表面随机粗糙隧道结发光理论的预期值一致。     

高偏压Al-MgF_2-Au(Cu)隧道结的结构、导电和发光

本文对我们所发明的Al-MgF_2-Au(Cu)薄膜发光器件[1]的内层结构、导电过程和发光机理做了进一步的研究,对以前报导的一些结论作了原则性的修正:前所报导的Al-MgF_2-Au结内层的实际结构是Al-Al_2O_3-MgF_2-Au,而不仅仅是Al-MgF_2-Au;且正是由于Al_2O_3膜的存在,方才使MgF_2膜得以具有绝缘作用。是来之负电极的隧穿电子,而不是MgF_2膜内的热电子,导致了该结的导电和发光。据此,本文对该结在高偏压下的logL∝V的新型伏安特性曲线及其发射光谱中位于3.4ev(3600)附近的截止频率给出了理论解释;从而得出:电子隧穿,激发SPP,然后SPP退激发光的这一物理过程,即使在Al、Au两电极间的绝缘层厚度由3μm左右增加到20μm左右时,也可依然存在。     

Au表面等离激元增强ZnO微米碟紫外发光研究

利用简单气相传输法制备ZnO微米碟,通过在其表面溅射一层Au纳米粒子,构建Au与ZnO的复合结构,详细探讨ZnO微米碟的紫外发光增强性能及Au表面等离激元与ZnO激子的耦合过程和耦合机制.研究结果表明,溅射Au纳米颗粒使室温下生长的ZnO微米碟的紫外发光增强了近10倍;Au与ZnO的复合结构中存在ZnO近带边发光增强和缺陷发光被抑制的2个物理过程;在Au与ZnO的耦合过程中,能量耦合与电子转移共同存在.     

MgF_2薄膜器件的结构、导电和发光

通过蒸镀ＭｇＦ２薄膜制作了一种可均匀发射可见光的新型金属一绝缘体一金属结型发光器件。论证了它的内层结构、导电机理及其发光的物理图象：Ｓｃｈｏｔｔｋｙ热电子在Ａｕ－真空界面激发表面等离极化激元（ＳＰＰ）；Ａｕ－真空界面的ＳＰＰ通过表面粗糙度与外光子耦合。这一图象与该器件的电流－电压（Ｉ－Ｖ）、电流－温度（Ｉ－Ｔ）关系及其发射光谱的主要特征一致。     

高效差分表面等离激元共振传感器

为了减小现有的表面等离激元共振传感器的系统漂移和溶液体效应引起的误差,利用四元光电探测器,发展了一种差分SPR传感器,通过对信号的差分运算消除这些误差.测试结果表明, 该仪器有2个突出的优点:具有10-5(°)或10-8 RIU的高角向分辨率;能同时消除系统漂移和溶液体介电常数效应引起的误差,10min内漂移小于7×10-5(°).利用这种传感器,测量浓度为 0.55nmol/L的抗生物素, 得到很好的响应特性,证明该装置可用于生物分子的检测.     

钠纳米团簇的光吸收和体等离激元:理论分析

指出了体等离激元是一种重要的元激发,在固体里它不能与光波耦合所以无法用光波分波来研究,但是在团簇里由于边界的存在,情况不太一样.此外,光与物质之间的相互作用是非常根本的,但简单金属团簇在紫外光区的光吸收从未被实验研究过,尽管这方面的理论计算非常多.采用光倒空技术对N a20和N a92团簇进行了光吸收实验,覆盖了近紫外部分以及可见光范围(2.0~5.5 eV);实验还研究了其它一些团簇在近紫外范围内的吸收截面.在可见光部分N a20的实验数据与现有的数据非常吻合.除了表面等离激元在可见光区域很强的吸收峰外,还观察到紫外区域明显的光吸收.对吸收截面光谱进行洛伦兹拟合揭示了中心略高于4eV宽峰的存在,这个宽峰的频率与权重均与理论预测非常接近,被确定为纳米团簇"体等离激元"共振.这些吸收光谱是金属纳米团簇由光子激发的"体等离激元"集体电子态的首次实验观测与证实,这种实验现象只存在于有限体系.     

钠纳米团簇的光吸收和体等离激元:实验结果

采用光倒空技术对Na20和Na92团簇进行了光吸收实验,覆盖了近紫外部分以及可见光范围(2.0～5.5 eV);实验还研究了其它一些团簇在近紫外范围内的吸收截面,在可见光部分Na20的实验数据与现有的数据非常吻合.除了表面等离激元在可见光区域很强的吸收峰外,还观察到紫外区域明显的光吸收.对吸收截面光谱进行洛伦兹拟合揭示...     

一种介质加载型表面等离激元透镜的研究

提出一种由金属圆盘和圆锥形介质薄膜组成的表面等离激元透镜结构, 该结构能将正入射的电磁波汇聚成束缚于介质表面的圆弧形聚焦斑。这些聚焦斑的尺寸随着介质薄膜中心厚度的减小而减小, 并在薄膜厚度等于某个值时汇聚成一个焦点。该结构还能实现较好的局域场增强。     

实现高纯度偏振转化的等离激元几何相位型超表面器件

等离激元型超表面由金属型周期性二维亚波长人工微结构组成,能改变波前来实现光的多方位调控;目前,等离激元型超表面的透射光中,其正交偏振的纯度较低,即同时存在目标光和背景光.为此提出了一种基于带有矩形孔的金膜等离激元型超表面来实现圆偏振光的高纯度转化.利用时域有限差分法(FDTD),优化矩形孔的几何尺寸,在偏振转换效率大于10%的情况下,透射光中的理论偏振纯度约为99.5%,且该结构对膜厚的宽容度较大,有利于器件在全息、透镜和光栅方面的实用化.     

吡啶肼类衍生物在有机电致发光器件中的应用

有机电致发光材料的电子传输材料研究远落后于该领域的其他材料,需要开发出新型的电子传输材料,提高电子传输效率,改善器件性能.以合成的Pybispy和Pybisqu作为电子传输材料,制作了结构为玻璃基板/ITO阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/铝电极的有机电致发光器件,探讨了它们在有机电致发光器件中的性能,Pybispy和Pybisqu作为电子传输材料器件的最大发光亮度分别达到了218和5 980 cd/m2.结果显示该系列化合物具有电子传输性能,可应用于有机电致发光器件中的电子传输材料.     

聚TPD电荷传输材料的制备与单层器件的电致发光

为了提高空穴传输材料TPD(三苯基二胺衍生物)的热稳定性和器件的寿命,用TPD通过Friedel-Crafts反应和二卤化合物进行缩聚,将TPD结构单元引入到聚合物的主链,得到了一系列具有电荷传输性能的新型电致发光聚合物.研究发现,所有聚合物的热稳定性均高于TPD,能带结构几乎没有发生改变,有的聚合物既能传输空穴,又能传输电子.考察了单层器件的发光性能.结果显示,器件最大亮度在17V时约为36 cd·m-2,最大发射为460nm.     

蛋白基柔性材料的介观重构及其光电子器件

自然界中的蛋白质材料具有天然丰度、多种化学成分、可调控的性能、优异的生物相容及可降解性能等特点,为柔性光电子器件的发展提供了新的机遇.然而,蛋白质化学稳定性差、机械柔性不可控等缺点使得传统加工技术难以应用在其表面,严重制约了其在柔性电子领域的应用.本文首先以丝蛋白和角蛋白为例介绍了天然蛋白材料的介观重构以及加工技术,阐述了天然蛋白质材料的多级网络结构与其物理性能的关系.在此基础上,侧重介绍它们在柔性传感、发光、晶体管及存储等器件中的应用,最后展望了蛋白基柔性材料在光电子器件发展中所面临的挑战以及发展机遇.     

新型芴取代喹喔啉电子传输材料的合成及其发光性能表征

由2,3-二芴基取代的双酮结构,合成出两种2,3-二芴基取代的含氟取代基的喹喔啉类小分子S1和S2.新的化合物因为含有氟取代基和喹喔啉结构使得整个分子呈缺电子状态,同时烷基取代的芴使得材料具有良好的溶解性.新的化合物的热分解温度都在400°C以上.测量了由新的化合物作为电子传输材料器件的电流密度-电压-亮度曲线,在相同电压下,四氟取代化合物的电流密度、亮度和效率要明显高于二氟取代的化合物,四氟取代化合物的器件在电压为15 V时的亮度可达到5703 cd/m2.     

基于N-BDAVBi的非掺杂高效蓝色OLEDs

采用真空蒸镀方法,制备了以N-BDAVBi为发光层的高效率非掺杂蓝色有机电致发光器件,器件的结构为ITO/2T-NATA(40 nm)/NPB( 10 nm)/N-BDAVBi( (3+d) nm)/ADN(7 nm)/N-BDAVBi( (3+d) nm)/ADN (7 nm)/Alq3 (30 nm)/LiF(0....     

Au纳米耦合结构表面等离激元的EELS分析

应用透射电子显微镜中电子能量损失谱仪(TEM-EELS),对电子束激发的单晶Au纳米线耦合结构及单晶/多晶纳米薄膜的表面等离激元(SPs)特征进行分析.结果表明:直径约为10 nm的两单晶Au纳米线平行耦合时,单根纳米线和耦合结构中均存在位于2.4 eV 的SPs共振,耦合结构中SPs的纵模数增加;单晶及多晶Au纳米薄膜在1.4 eV附近存在SPs模式,相较于单晶薄膜,多晶Au纳米薄膜的SPs共振峰位出现明显红移.     

有机电致发光器件自动测量系统

设计并组建了一套可精确测量有机电致发光器件(OLED)电流密度-电压-亮度以及衰减曲线(亮度随时间的衰减)的自动测量系统．该系统工作时由计算机通过RS-232接口控制Keithley 2400 Source Meter向待测器件提供稳压(稳流)并测量相应的电流(电压)，控制New Port 1800-C Power Meter同步检测待测器件的光功率．采集到的数据最终送入计算机中进行处理、绘制性能曲线及存储．使用本系统对以JBEM为基质的蓝色OLED进行了测量．     

一种新型有机电子传输材料

报道新型有机电子传输材料N-乙基-4-乙酰氨基萘亚胺及其在有机电致发光器件中的电子传输性．