1 上海师范大学数理学院物理系，上海 200234
2 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室，上海 200083
为了使远红外探测器获得高信噪比的光电信号，围绕与工作波段在50~70 μm、像元数量64×64 、像元大小120 μm×120 μm的制冷型凝视焦平面阵列探测器相匹配的透射式远红外显微成像光学系统的设计与仿真等内容，开展了相关工作。通过对杂散光的分析，预测了冷反射效应所产生的不良影响并且提出了相应的解决方案；仿真模拟结果表明，当光学系统的空间分辨率、数值孔径、焦距、有效放大倍率、中心波长分别为200 μm、0.25、14 mm、10、61 μm时，系统的调制传递函数值和包围圆能量集中度在特征频率5 lp·mm-1处分别达到0.305和80%，能够得到清晰可辨的物像，符合焦平面阵列探测器的工作要求。
光学设计 仿真模拟 远红外制冷型探测器 显微成像光学系统 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1122005
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室， 上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
3 上海师范大学 数理学院 物理系，上海 200234
4 国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院，浙江 杭州 310024
5 江苏省光伏科学与工程协同创新中心，江苏 常州 213164
传统外延阻挡杂质带探测器由于其材料物性和特殊的结构设计存在很强的反射，这些能量损失非常不利于器件的探测性能。报道了一种类光栅双层超构表面微结构阵列，并将此人工微结构引入到外延阻挡杂质带红外探测器以抑制对入射光的反射。实验结果显示，具有超构表面微结构阵列的器件在波长30 μm处反射率低于3%，在25.3～32.2 μm波段范围内反射率低于20%。同时，该超表面减反微结构对入射光的偏振还具有很强的选择性，符合第四代焦平面发展需求。
阻挡杂质带 红外探测器 减反 双层超表面 blocked impurity band infrared detector antireflection bilayer metasurfaces
1 State Key Laboratory of Infrared Physics, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai200083, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing100049, China
3 Department of Physics, College of Mathematics and Science, Shanghai Normal University, Shanghai20024, China
研究了基于离子注入技术制备硅掺砷阻挡杂质带探测器的工艺，通过优化工艺条件和相关器件的结构与材料参数，制造了具有良好光电响应性能的长波红外探测器。在温度5 K，-3.8 V工作偏压下，探测器的峰值响应波长为23.8 μm，黑体响应率为3.7 A/W，3.2 V时最大探测率为5.2×1013 cm?Hz1/2/W。性能指标堪与文献报道的结果相媲美甚至更好，展示了离子注入工艺在制作阻挡杂质带探测器方面的潜在优势，特别是离子注入工艺与目前的微电子电路技术相兼容，能将探测器与读出电路集成到一块芯片上，在降低成本的同时提高探测器成像性能。
阻挡杂质带 长波红外探测器 硅掺砷 离子注入工艺 blocked impurity band long-wavelength infrared detectors Si:As ion-implant process
1 上海师范大学物理系, 上海 200234
2 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室, 上海 200083
针对像元尺寸为50 μm×50 μm的长波红外32×32元制冷型凝视焦平面阵列探测器的需要,设计了一种工作波长位于15~35 μm的透射式长波红外显微成像光学系统。该系统采用一次性成像方式,且主要由系列透镜构成,其中冷光阑置于光路的出瞳位置。通过对称双胶合透镜组合来校正像差,在-20~40 ℃温度范围采用光学被动补偿技术实现消热像差。仿真结果表明,当所设计的光学系统的中心波长、焦距、数值孔径、有效放大倍率和空间分辨率分别为27 μm,14 mm,0.25,10和0.1 mm时,在10 lp·mm -1特征频率处调制传递函数(MTF)值达到0.369,系统包围圆能量集中度超过80%,能够得到清晰可辨的物像,满足对冷光学系统短结构、高分辨率的应用需求。
光学设计 长波红外制冷型探测器 双胶合透镜组 显微成像光学系统 仿真模拟
中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室, 上海 200083
利用溶胶-凝胶法, 由添加高分子聚合物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的化学溶液制备了锆钛酸铅(PbZr0.4Ti0.6O3, PZT)多层膜, 研究了溶液中聚合物PVP的含量对多层膜光学性能的影响．测试表明, PZT多层膜呈现出由致密层和多孔层交替排布的层状结构, 在可见光区具有单一的高反射率带, 且反射带中心波长在一定范围内随着溶液中PVP浓度的升高向长波方向移动．在PVP的相对摩尔比为x=1.0时, 多层膜反射性能达到最优, 室温绝对反射率高达89%, 反射带宽为44nm．
凝聚态物理学 光学特性 溶胶-凝胶法 锆钛酸铅多层膜 聚合物 condensed matter physics optical properties sol-gel method PZT multilayers polymer
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海200083
2 香港大学 物理系香港
利用溶胶凝胶工艺在SrTiO3单晶衬底上制备了一系列不同厚度的La0.7Ca0.3MnO3薄膜.X射线衍射表明这些薄膜均具有高度的择优取向性和结晶学质量.电学输运性质的研究结果凸显了膜厚的重要作用，主要归因于衬底施加的应力引起的薄膜晶格参数的改变.进一步的分析揭示，在厚度较小的膜中，小极化子的变程跃迁是高温下La0.7Ca0.3MnO3薄膜的主要导电机制，而在较厚的膜中，即使在低温下小极化子也是主要的载流子.
溶胶凝胶 锰氧化物 膜厚 小极化子 变程跳跃 Sol-Gel manganite film thickness small polarons variable range hopping
1 华东师范大学 电子工程系 极化材料与器件教育部重点实验室，上海200241
2 上海太阳能电池研究与发展中心，上海201201
3 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海200083
采用后硒化Cu-Zn-Sn-S电沉积预制层的方法制备了铜锌锡硫硒薄膜，其中Cu-Zn-Sn-S预制层是通过含有不同浓度的硫代硫酸钠电解液电沉积而成的.实验发现，硒化前后薄膜的性质与硫代硫酸钠浓度密切相关.SEM，EDS，XRD，Raman和透射光谱分析表明，当硫代硫酸钠的浓度为5 mM时，沉积的薄膜形貌平整，晶粒明显，组分贫锌，具有单一的铜锌锡硫硒结构，且其带隙为1.11 eV; 在浓度高于5 mM下沉积的薄膜形貌粗糙并产生杂相硒化锡; 在浓度低于5 mM下沉积的薄膜组分严重贫锌并生成大量的Cu2SnSe3.
共电沉积 硫代硫酸钠浓度 硒化 铜锌锡硫硒薄膜 Cu2ZnSn(S Se)4 thin film Na2S2O3·5H2O concentration co-electroplating selenization
1 上海师范大学 光电材料与器件重点实验室，上海 200234
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海 200083
3 青岛大学 物理科学学院，山东 青岛 266071
采用磁控溅射法，选用LaNi O3作为缓冲层，在硅基片上制备出了0.74Pb(Mg1/3 Nb2/3) O3-0.26PbTiO3弛豫铁电薄膜.研究了沉积温度对薄膜的微结构和光学性能的影响.其中，沉积温度为500 oC时制备的薄膜，不仅具有纯的钙钛矿结构，高度(110)择优取向、致密、无裂纹的形貌、而且具有最大的剩余极化，大小为17.2 μC/cm2.使用柯西模型进行拟合反射谱，分析得到薄膜的折射率和消光系数.在波长为633 nm时，500 oC沉积的薄膜的折射率大小为2.41.另外，薄膜的光学带隙在2.97～3.22 eV范围内.并初步讨论了这些薄膜的光学性能的差异.
PMN-0.26PT铁电薄膜 折射率 消光系数 PMN-0.26PT ferroelectric thin films refractive indices extinction coefficients
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海200083
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，江苏 苏州215125
3 上海太阳能电池研究与发展中心，上海201201
采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了系列ZnS薄膜，利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光分光光度计研究了Ar气氛中300～500 ℃原位退火对薄膜微结构和发光性能的影响.结果表明，退火温度对ZnS薄膜的结晶性能和晶粒大小的影响不大，但会显著影响其发光特性.低温退火处理的薄膜的PL谱具有多个发光峰，而500 ℃退火的薄膜则表现为单一发光峰结构.PL谱的这种变化是由于退火引起ZnS薄膜中的缺陷种类和浓度变化所致.
ZnS薄膜 原位退火 光致发光 磁控溅射 ZnS films in-situ annealing photoluminescence magnetron sputtering
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海200083
2 上海太阳能电池研究与发展中心，上海201201
CuIn1-x GaxSe2 (CIGS)为直接带隙半导体，其带隙宽度随In/Ga比而变化，且对可见光具有很高的吸收系数，是最有希望用于制作新一代高效、低成本薄膜太阳能电池的材料.采用直流溅射和后硒化工艺制备了系列CIGS薄膜，研究了溅射功率和衬底对CIGS薄膜的微结构和光学性质的影响.发现钼玻璃上溅射功率为50W，在550℃硒化40min的条件下获得的CIGS薄膜具有单一的黄铜矿结构、均匀致密的表面形貌和柱状晶粒.所制备的薄膜的禁带宽度位于1.21~1.24 eV的范围.
薄膜电池 CuIn1-x GaxSe2薄膜 直流溅射 硒化 thin film solar cell CuIn1-xGaxSe2 thin film DC sputtering selenizing
