液相外延碲镉汞材料的贯穿型缺陷会在后续器件制备中导致多个盲元的形成。采用共聚焦显微镜对该类缺陷的深度进行了表征，并对缺陷底部的成分进行了测试。使用聚焦离子束（Focused Ion Beam，FIB）将缺陷挖开后对其进行观察。对于贯穿型缺陷较多的碲锌镉衬底外延生长碲镉汞薄膜，统计后发现碲镉汞表面的贯穿型缺陷与衬底缺陷存在一定的对应关系，因此推测液相外延贯穿型缺陷起源于碲锌镉衬底缺陷。
液相外延 碲镉汞 碲锌镉 缺陷 LPE HgCdTe CdZnTe defect
1 天津理工大学 理学院, 天津300384
2 中国电子科技集团公司第十八研究所, 天津 300384
为了对基于喇曼晶体的主要喇曼频移模和次级喇曼频移模的外腔式双波长喇曼激光器进行理论分析, 采用光场的波动方程和喇曼晶体中振动波的阻尼谐振子波方程推导出了描述基频光、喇曼光1和喇曼光2的耦合波方程组, 通过引入归一化参量对耦合波方程组进行了归一化, 并数值分析了输出镜反射率和归一化参量对外腔式双波长喇曼激光器性能的影响。结果表明, 选择对主要频移模反射率小于0.5且对次级频移模反射率大于0.5的输出镜、两个喇曼振动模的增益系数相差不大的喇曼晶体, 适当提高入射基频光的脉冲宽度可以提高次级喇曼频移模的转化效率, 可实现有效双波长运转。所提出的归一化耦合波理论可以作为分析外腔式双波长喇曼激光器的辅助工具。
激光器 双波长喇曼激光器 次级喇曼模 归一化耦合波理论 lasers dual-wavelength Raman laser secondary Raman mode normalized coupled wave theory
Author Affiliations
Abstract
1 School of Integrated Circuit Science and Engineering, Hefei Innovation Research Institute, Beihang University, Beijing 100191, China
2 Anhui High Reliability Chips Engineering Laboratory, Hefei 230013, China
3 School of Energy and Power Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
4 Department of Optics and Optical Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
5 Institut Jean Lamour, UMR CNRS 7198, Universite de Lorraine, Nancy 54011, France
6 e-mail: yongxu@buaa.edu.cn
In spintronic applications, there is a constant demand for lower power consumption, high densities, and fast writing speed of data storage. All-optical switching (AOS) is a technique that uses laser pulses to switch the magnetic state of a recording medium without any external devices, offering unsurpassed recording rates and a simple structure. Despite extensive research on the mechanism of AOS, low energy consumption and fast magnetization reversing remain challenging engineering questions. In this paper, we propose a newly designed cavity-enhanced AOS in GdCo alloy, which promotes optical absorption by twofold, leading to a 50% reduction in energy consumption. Additionally, the time-resolved measurement shows that the time of reversing magnetization reduces at the same time. This new approach makes AOS an ideal solution for energy-effective and fast magnetic recording, paving the way for future developments in high-speed, low-power-consumption data recording devices.
Photonics Research
2023, 11(11): 1870
1 北京工业大学材料与制造学部, 北京工业大学环境与生命学部, 北京 100124
2 中国检验检疫科学研究院, 北京 100123
单位点调控作为一种重要的材料修饰手段, 近年来在催化、 能源、 环境等领域中蓬勃发展。 调控单位点, 可以有效地调控表面电荷、 电子结构、 原子空间构型, 从而实现材料整体性能的提升。 在拉曼检测领域, 表面电荷等关键因素被广泛认可并是当下研究热点。 然而, 单位点对表面电荷调控, 乃至对拉曼灵敏度影响尚无系统研究。 该研究全新提出单位点(包括单分子、 单原子、 单原子中心的配体络合物等)的表面电荷调控作用并研究其对拉曼检测灵敏度的影响。 其中, 利用经典的特异性反应: 4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4-三唑(AHMT)与甲醛生成6-巯基-5-三唑啉［4,3-b］-s-四嗪(MTT), 使得经单位点AHMT调控的Ag材料具有极低的检测限10-12 mol·L-1, 低于不经单位点AHMT调控表面电荷的10-9 mol·L-1, 实现了对甲醛分子的超低浓度检测。 还研究了单钨原子氧化物调控, 对于非特异性反应中的标准分子、 农药残留分子检测能力的影响。 其中罗丹明6G的检测限可以从10-12 mol·L-1降低到10-14 mol·L-1, 农药福美双的检测限也可以从10-9 mol·L-1降低到10-11 mol·L-1, 据此提出了单位点调控表面电荷方法的普适性。 此外, 经过Zeta电位的测试, 发现经单位点调控的Ag表面电位都有较大变化, 符合库伦正负电荷吸附理论, 这更有利于对待检测分子的捕捉, 也是拉曼检测灵敏度提升的原因, 同时也在机理上解释了单位点调控的普适性。 对深层机理方面也做了许多猜测与研究: 一方面, 由于单位点与基底材料之间存在电荷转移, 因而存在化学增强(CM)过程。 同时, 在Ag表面有显著的电磁场增强(EM), 两种增强机制和单位点体系的协同, 需要进一步通过实验、 理论等, 研究不同单位点的新物理机制； 另一方面, 单位点可能作为一种新的振动模态, 与基底中存在的表面等离子体共振(SPR)、 待测分子的共振协同作用, 使得拉曼散射共振更强, 从而提升拉曼检测灵敏度。 该实验与结论都证实了单位点调控在拉曼检测中的可行性、 必要性, 使单位点在该领域的深入研究成为可能。
表面增强拉曼散射 单位点 表面电荷 普适性 均匀球状银颗粒 定量化检测 Surface-enhanced Raman scattering(SERS) Single sites The surface charge Universality Uniformly spherical silver particles Quantitative detection 光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1075
对HgCdTe红外探测器CdSexTe1-x衬底材料的分子束外延生长条件、组分调整等进行了简单介绍。生长条件包括生长结构(主要有CdSexTe1-x/CdTe/ZnTe/Si、CdSexTe1-x/ZnTe/GaAs等)、生长温度(300℃左右)、生长厚度(5 m左右)等。组分调整包括分析Se组分随(JSe+JTe)/JCd和JSe/(JSe+JTe)的变化。JSe/(JSe+JTe)值较小时, Se组分较难融入外延层; JSe/(JSe+JTe)值较大时, Se组分增长较迅速。同时, 若JSe/(JSe+JTe)值较小, 则Se组分增长趋势相对较易控制。当JSe/(JSe+JTe)值一定时, Se组分随着(JSe+JTe)/JCd的减小而增大。Se组分变化的突增点随(JSe+JTe)/JCd值的减小而增大。本文可为高性能HgCdTe红外探测器的制备提供一定的参考。
分子束外延 组分调整 CdSexTe1-x CdSexTe1-x molecular beam epitaxy composition adjustment
1 北京航空航天大学物理学院，北京 100191
2 北京航空航天大学集成电路科学与工程学院，北京 100191
近零热膨胀材料在变温环境下具有高的尺寸稳定性，不易产生热应力，可保证相关器件或构件具有高的精密性和稳定的使用寿命，因此其在航空航天、微电子、光学、精密仪器仪表等领域具有重要应用价值。锰基反钙钛矿化合物Mn3AX(A=金属或半导体元素，X=N 或C)由于具有宽温区、各向同性、易调控的负或近零热膨胀性质，近年来引起广泛关注。Mn3AX化合物具有丰富的磁结构，此类化合物负或近零热膨胀性质与其磁相变和晶格?自旋强关联特性密切相关。因此，通过优化组分可改变其磁结构及磁相变过程，进而有效调控其热膨胀行为并获得其它功能物性。综述并评价了国内外研究者在Mn3AX反常热膨胀行为调控方面所做的实验和理论工作。对锰基反钙钛矿化合物反常负/零热膨胀性质实验上的有效调控和机制上的深入分析，对揭示反常热膨胀的物理起源具有重要意义，能够积极推动这类材料走向应用。旨在总结目前本领域的研究进展，着重介绍了锰基反钙钛矿化合物负/零热膨胀性质的调控策略与机理研究，也对本领域未来的研究趋势进行了展望。
反钙钛矿化合物 负热膨胀 近零热膨胀 晶格-自旋强关联 磁相变 antiperovskite compounds negative thermal expansion nearly zero thermal expansion strong lattice-spin correlation magnetic transition
1 中国科学院 空天信息创新研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学 光电学院, 北京 100094
3 故宫博物院文物保护标准化研究所, 北京 100009
4 中国-希腊文物保护技术“一带一路”联合实验室, 北京 100009
随着超快激光“冷加工”技术的发展, 超快激光逐渐开始应用于文物保护领域。针对古城墙文物表面污染物清洗的应用需求, 制作类城墙的大理石文物及表面污染物模拟样品, 进行基于皮秒激光的文物样品清洗实验研究, 并与纳秒激光清洗的效果进行对比。实验中采用共聚焦显微镜观测和荧光能谱仪成分分析等手段, 改变激光输出能量, 清洗次数和扫描速度等激光清洗参数, 在不损伤大理石基底并综合考虑清洗效率和清洗效果基础上, 寻找优化实验参数。实验发现皮秒激光清洗优化参数为激光功率18W, 扫描速度1000mm/s, 清洗次数8次。清洗后主要污染物硫元素占比下降94.57%, 清洗后区域表面粗糙度为1.267μm。综合考虑清洗后污染物成分占比、表面粗糙度等方面, 皮秒激光清洗大理石文物样品的整体效果优于纳秒激光清洗区域。
激光清洗 皮秒激光器 大理石文物 文物保护 laser cleaning picosecond laser marble relics relics protection
武汉理工大学 材料复合新技术国家重点实验室, 武汉 430070
Cu2SnSe3基化合物作为一种绿色环保的新型热电材料, 近年受到了研究者的广泛关注。然而, 本征Cu2SnSe3基化合物载流子浓度低、电性能较差。为优化Cu2SnSe3化合物的电热输运性能, 本研究采用熔融、退火结合放电等离子烧结技术制备了一系列Cu2SnSe3-xTex (x=0~0.2)和Cu2Sn1-yInySe2.9Te0.1 (y=0.005~0.03)样品, 研究了Te固溶和In掺杂对材料电热输运性能的影响。Te在Cu2SnSe3-xTex (x=0~0.2)化合物中的固溶度为0.10, Te固溶显著增加了材料的载流子有效质量, 从本征Cu2SnSe3样品的0.2me增加到Cu2SnSe2.9Te0.1样品的0.45me, 显著提高了材料的功率因子, Cu2SnSe2.99Te0.01样品在300 K下获得最大功率因子为1.37 μW·cm-1·K-2。为了进一步提高材料的电传输性能, 本研究以Cu2SnSe2.9Te0.1为基体并选取In在Sn位掺杂。In掺杂将Cu2SnSe3基化合物的载流子浓度从5.96×1018 cm-3 (Cu2SnSe2.9Te0.1)显著提高到2.06×1020 cm-3 (Cu2Sn0.975In0.025Se2.9Te0.1)。调控载流子浓度促进了材料多价带参与电传输, 材料的电导率和载流子有效质量显著增加, 功率因子得到大幅度提升, 在473 K下Cu2Sn0.995In0.005Se2.9Te0.1化合物获得最大功率因子为5.69 μW·cm-1·K-2。由于电输运行性能显著提升和晶格热导率降低, Cu2Sn0.985In0.025Se2.9Te0.1样品在773 K下获得最大ZT为0.4, 较本征Cu2SnSe3样品提高了4倍。
Cu2SnSe3基化合物 Te掺杂 In掺杂 热电性能 Cu2SnSe3-based compound Te doping In doping thermoelectric property
为实现自主制导、目标定位、跟踪搜索等复合制导功能, 提出了一种可实现红外与激光双谱段共孔径一体化的小型光学镜头设计方案, 采用透射式光学系统, 光路中设置了一个楔角分光片, 既实现了双谱段分光, 又有效矫正了45°倾斜放置的平板带来的系统像差。设计结果如下: 红外通道全视场平均调制传递函数(MTF)优于0.45(30 lp/mm)、激光通道±1.5°线性区弥散斑直径4.88～5.03 mm, 能量分布均匀, 满足指标要求。最终采用高精度光学定心调整与三坐标精确测量相结合的方法完成了该镜头的装调, 红外通道全视场平均MTF优于0.38, 激光通道弥散斑形状对称、线性区内能量分布均匀, 满足使用要求, 镜头效果良好。
复合制导 双谱段 共孔径 compound guidance dual-spectrum common-aperture
1 中国民用航空飞行学院空中交通管理学院, 四川 德阳 618000
2 空军石家庄飞行学院, 石家庄 050000
机载火控雷达大范围扇区搜索通常采用四行扫描方式进行。为了尽早发现目标, 相对于传统逐行四行扫描方式, 提出了一种回扫的四行扫描方式。假设目标可能出现在搜索扇区的每一个位置, 并且坐标服从二维均匀分布。在假定雷达单次扫描发现目标概率模型的基础上, 通过蒙特卡罗方法计算两种扫描方式的期望发现时间。经过仿真分析得出结论, 在一个雷达扫描周期内, 回扫扫描方式的目标期望发现时间要小于逐行扫描方式, 即在统计意义上能够实现比逐行扫描方式更快发现目标。
扇区搜索 四行扫描 机载火控雷达 扫描方式 sector search four-line scanning mode airborne fire control radar scanning mode
