1 贵州大学大数据与信息工程学院,贵阳 550025
2 贵州省微纳电子与软件技术重点实验室,贵阳 550025
3 半导体功率器件可靠性教育部工程研究中心,贵阳 550025
近年来,半导体器件向着高散热性、高击穿场强和低能耗的方向发展,因此超宽禁带半导体材料 β-Ga2O3具有广 阔的应用前景,而有效掺杂是实现 β-Ga2O3器件的基础。 实验采用磁控溅射法制备 Ga2O3 / Al / Ga2O3 / Al / Ga2O3复合结 构,经高温退火使 Al 原子热扩散进入薄膜中,形成 Al 掺杂的 β-Ga2O3薄膜。 采用激光区熔法使薄膜区域熔化再结晶, 进一步提升掺杂质量。 对 Al 掺杂 β-Ga2O3薄膜的晶体性质、杂质含量及光学性质进行了测试表征。 结果表明:Al 掺 杂不改变 β-Ga2O3薄膜的晶体结构;随着 Al 层溅射时间延长,掺杂含量逐渐增加;当 Al 溅射时间为 5 和 10 s 时,薄膜 紫外吸收率分别为 40% 和 50% ;随着 Al 溅射时间的增加,Al 掺杂 β-Ga2O3薄膜紫外区域光吸收率逐渐增强,Al 溅射 时间为 300 s 时,β-Ga2O3薄膜的光吸收率接近 90% ;低浓度的 Al 掺杂会导致 β-Ga2O3薄膜的禁带宽度变窄。
β-Ga2O3 薄膜 Al 掺杂 磁控溅射 Ga2O3 / Al / Ga2O3 / Al / Ga2O3复合结构 光吸收 光学带隙 β-Ga2 O3 thin film Al doping magnetron sputtering Ga2 O3 / Al / Ga2 O3 / Al / Ga2 O3 composite struc light absorption optical band gap
武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉 430070
透明导电氧化物(TCO)基超薄 Cu(In,Ga) Se2 (CIGSe)太阳能电池具有建筑光伏一体化的潜力,然而由于背 肖特基结的存在,其增大背复合速率 Sb 在提高空穴传输的同时也增加了光生电子背复合,从而抑制了其性能的提 高。 本文使用 1D-SCAPS 软件对背界面纳米光子结构(NPs)如何提高电池的性能进行理论探究,结果表明,背界面 NPs 的引入产生了复杂的电学效应。 一方面,NPs 本身不吸收光能,从而降低了背界面附近的有效光吸收体积,导 致背界面光生载流子浓度降低,光生电子的背复合显著降低;另一方面,NPs 的引入增加了吸收层厚度,导致空间电荷 区(SCR)远离背界面,降低了其对光生电子的收集效率,增加了背复合。 在高背复合速率(Sb = 1. 0 × 107 cm·s - 1 ) 下,光生载流子浓度降低产生的背复合降低大于 SCR 移动产生的背复合增加,因此总体的背复合降低。 与此同时, 背复合的降低还缓解了高 Sb 时的光生电子损耗,从而解除了随 Sb 增大而增加的背复合对电池性能的抑制。 这些 发现为设计和优化 TCO 基超薄 CIGSe 太阳能电池提供了参考。
TCO 基超薄 CIGSe 太阳能电池 纳米光子结构 肖特基势垒 光捕获 背复合 透明导电氧化物 TCO-based ultra-thin CIGSe solar cell nanophotonic structure schottky barrier light absorption back recombination transparent conductive oxide
ZnSe半导体材料是制备光电器件和光催化反应催化剂的重要原材料。 其单体材料具有强光下易变质、 电子-空穴复合等现象。 通过元素掺杂制备ZnSe复合材料， 并与单体材料对比研究了元素掺杂所提升的ZnSe的光学及结构性能。 首先采用水热法实验室制备纯ZnSe和Mn∶Zn加入比分别为5%、 10%、 15%和20%的ZnSe复合材料， 对比材料形貌、 结构， 光吸收和催化性能， 结果显示掺杂比为10%的样品结晶度最高， 杂质成型量最少， 催化性能最佳。 采用Mao-Bell型金刚石压腔结合原位拉曼光谱探究纯ZnSe和掺杂比为10%的样品的高压结构相变行为， 以探究元素掺杂对样品结构性能的影响。 研究结果： (1）扫描电子显微镜（SEM）图显示， 加入Mn元素后制得的ZnSe样品形貌为球状， 与纯样大致相同， 球状颗粒表面有小颗粒负载， 且随着Mn加入量的增加， 表面负载的物质增多； (2）X射线衍射（XRD）图谱表明， ZnSe样品结构为立方闪锌矿结构， 随着Mn 加入量的增加， 样品MnSe特征峰增强， 杂质MnO2成型越完全。 掺杂比为10%的样品ZnSe结晶度高， 杂质成型量少； (3）固体紫外漫反射（UV-Vis）结果表明， 掺杂比为10%的样品对光的吸收边最大， 禁带宽度最小， 为1.65 eV； (4）光催化实验结果显示， 掺杂比为10%的样品催化降解甲基橙的效率最大， 6 h降解85.4%。 研究表明掺杂Mn元素比为10%的ZnSe复合材料， 光吸收和催化性能相对最好。 金刚石压腔结合原位拉曼光谱探究ZnSe样品和掺杂比为10%的样品的高压相变结果表明， (1）纯ZnSe的LO声子模在压力上升到12.3 GPa时基本消失， TO声子模在压力上升到20.8 GPa时消失， 整个加压过程中没有新峰生成， 纯ZnSe发生闪锌矿相向岩盐矿相转变的高压行为； (2）复合材料的TO声子模在6.9 GPa时发生劈裂， 在8.0 GPa时208 cm-1处有新峰出现， 表明在此压力下部分样品由闪锌矿相转变为辰砂矿相。 在10.8 GPa时辰砂矿相的峰消失， 体系发生由辰砂矿相向岩盐矿相转变； 加压至18.8 GPa， LO声子模非常微弱， 几近消失， 此时体系中的闪锌矿相完全转化为岩盐矿相。 研究了不同条件下ZnSe的光催化性能和相变行为， 探究了不同掺杂比对ZnSe光催化性能的影响， 确定掺杂比为10%的ZnSe样品为最佳掺杂比复合材料， 丰富了极端条件下ZnSe的物理化学性质的多样性研究。
Mn掺杂 光吸收性能 光催化性能 高压相变 ZnSe ZnSe Mn doping Photocatalytic Light absorption Phase transition on high pressure
超表面突破了传统自然材料的电磁特性限制，同时也解决了三维超材料难以加工实现等瓶颈问题，使器件朝着集成化，小型化，低成本，可调谐的方向不断发展。目前超表面已在许多领域得到了较为广泛的应用，在探测器领域也越来越受到人们的重视，通过独特的材料、结构设计，超表面可有效完成电磁波各项特性的精确调控，通过超表面的集成，微测辐射热计在光吸收增强，器件波段选择改善等方面有了更多的可能性。本文针对超表面及其在微测辐射热计上的应用研究进行了阐述，展现了超表面在这一领域的发展趋势和广阔前景。
超表面 微测辐射热计 光吸收增强 波段选择 metasurface microbolometer enhanced light absorption waveband selection
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Ultra-Weak Magnetic Field Measurement Technology, Ministry of Education, School of Instrumentation and Optoelectronic Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
2 Zhejiang Provincial Key Laboratory of Ultra-Weak Magnetic-Field Space and Applied Technology, Hangzhou Innovation Institute, Beihang University, Hangzhou 310051, China
3 Hefei National Laboratory, Hefei 230088, China
4 Shen Yuan Honors College, Beihang University, Beijing 100191, China
The alkali-atom density measurement method based on light absorption is highly suitable for a spin-exchange relaxation-free (SERF) atomic magnetometer because of its high-precision measurement and complete nonmagnetic interference. In this study, the optical rotation angle detection system based on polarization balance detection is utilized to realize the alkali-atom density real-time measurement without affecting magnetic field measurement. We discovered that there exists an optimal frequency detuning of the probe light, which offers the highest sensitivity in alkali-atom density measurement and the lowest susceptibility to temperature fluctuations in terms of the scale factor. In contrast to conventional light absorption measurements based on pump light, this method demonstrated a threefold improvement in alkali-atom density measurement sensitivity while remaining immune to ambient magnetic fields and incident light intensity fluctuations. Furthermore, we utilized this method to achieve closed-loop temperature control with an accuracy of 0.04°C.
light absorption temperature measurement and control dual-beam SERF magnetometer Chinese Optics Letters
2024, 22(5): 051201
东南大学 材料科学与工程学院， 江苏 南京 210089
采用高温固相法制备Na+、In3+、Ge4+单掺或共掺杂的LiScSi2O6∶Cr3+荧光粉，通过漫反射光谱、光致激发和发射光谱、量子效率测试等手段对其光吸收及光致发光性能进行了研究。实验结果表明，Na+、In3+、Ge4+等离子单独掺杂均可提升LiScSi2O6∶Cr3+荧光粉对460 nm蓝光的吸收，而多格位阳离子共掺可进一步增强光吸收能力，吸收效率可从最初的50.5%提升至60.9%。多格位离子单掺或共掺引起Cr3+占据八面体结构畸变程度增加，从而导致光吸收增强。优化荧光体系LiSc0.4In0.6Si1.6Ge0.4O6∶Cr3+的近红外发射峰波长为860 nm，半高宽为160 nm， 内、外量子效率分别为72.5%和41.8%，封装制成的荧光转换型LED器件在100 mA驱动电流下近红外光输出功率为 63.1 mW，近红外电光转换效率为22.3%，表现出较好的近红外发光综合性能。本研究工作为增强Cr3+激活近红外荧光粉的光吸收提供了一种有效手段。
近红外荧光粉 Cr3+激活 多格位掺杂 光吸收调控 NIR phosphor Cr3+ activated multisite cation substitution light absorption regulation 
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Infrared Materials and Devices, Research Institute of Advanced Technologies, Ningbo University, Ningbo 315211, China
2 Key Laboratory of Photoelectric Detection Materials and Devices of Zhejiang Province, Ningbo 315211, China
3 Advanced Optics & Photonics Laboratory, Department of Engineering, School of Science and Technology, Nottingham Trent University, Nottingham NG11 8NS, UK
4 School of Physics and Optoelectronic Engineering, Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, China
5 Ningbo Institute of Oceanography, Ningbo 315832, China
We demonstrate a high-Q perfect light absorber based on all-dielectric doubly-resonant metasurface. Leveraging bound states in the continuum (BICs) protected by different symmetries, we manage to independently manipulate the Q factors of the two degenerate quasi-BICs through dual-symmetry perturbations, achieving precise matching of the radiative and nonradiative Q factors for degenerate critical coupling. We achieve a narrowband light absorption with a >600 Q factor and a > 99% absorptance at λ0 = 1550 nm on an asymmetric germanium metasurface with a 0.2λ0 thickness. Our work provides a new strategy for engineering multiresonant metasurfaces for narrowband light absorption and nonlinear applications.
resonant metasurface perfect light absorption bound states in the continuum Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 023602
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
2 射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室，江苏 南京 210023
为了解决硅纳米线光电探测器光吸收率较低的问题，构造了一种六边形硅纳米线结构的光电探测器，并在该结构上覆盖零带隙的石墨烯，同时加入Au光栅，最后利用COMSOL软件对器件结构进行建模分析。研究表明，在0.5~1.5 μm光波段范围内，石墨烯的覆盖和Au光栅的加入能有效提升器件的光吸收性能，并且石墨烯与Au光栅的厚度均对该器件性能有所影响。
纳米线光电探测器 光吸收率 石墨烯 LSPR效应 COMSOL软件 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0504001
1 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
2 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
3 内蒙古晶环电子材料有限公司，呼和浩特010000
为保障我国相关**重大工程对低吸收蓝宝石晶体材料的需求，本文通过自主研制的晶体生长设备，成功生长了低吸收蓝宝石晶体。该晶体在紫外、可见光、近中红外波段展现出了良好的透过率，波长250~400 nm的透过率大于83%，波长400~4 200 nm的透过率超过85%。在晶体不同区域进行取样表征测试，得到晶体的平均位错密度为253.19 cm-2，摇摆曲线对称且峰形尖锐，半峰全宽为14″。此外，值得注意的是，晶体在1 064 nm处的光吸收系数均在(23.3~30.4)×10-6 cm-1，表明晶体内部的杂质元素得到有效控制，晶体光学性能优异，可用于高能激光系统、空间相机镜头等应用场景。
低吸收 泡生法 杂质元素 光吸收系数 透过率 位错密度 low absorption Kyropoulos method impurity element light absorption coefficient transmittance dislocation density
1 南京邮电大学理学院, 南京 210023
2 南京邮电大学材料科学与工程学院, 南京 210023
3 河南大学物理与电子学院, 开封 475004
利用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了不同层数MoS2和VS2堆垛形成的范德瓦耳斯异质结的电子结构和光学性能。通过从头算分子动力学验证了两种异质结在室温下的稳定性。此外, 两种异质结均显示p型肖特基接触, 但相较于单层MoS2构成的异质结, 在双层MoS2和VS2堆垛形成的异质结中, 势垒高度从0.36 eV显著降低到0.08 eV, 有效地形成了低接触电阻, 有助于降低载流子输运损失的能量。光吸收光谱的计算表明, 双层MoS2构成的异质结具有更高的吸收峰值。研究成果对基于MoS2的异质结设计以及在高性能光电器件方面的应用提供了理论依据。
密度泛函理论 电子结构 范德瓦耳斯异质结 肖特基势垒 光吸收 density functional theory MoS2 MoS2 electronic structure van der Waals heterojunction Schottky barrier light absorption
