东莞理工学院电子工程与智能化学院, 广东 东莞230009
具有多层结构特征的微纳结构在新型显示、半导体、MEMS等领域具有广阔的应用前景。现有的干涉测量相位解析方法如白光干涉、光谱干涉利用多层反射光与参考光的干涉信息实现多层三维重构。然而, 当介质层数较多时, 相邻介质层的干涉信号严重影响测量精度, 且在大台阶、高曲率等复杂结构检测中具有许多局限性。基于结构光调制度解析的测量方法以其非接触、高精度、高适应性等特点在复杂微纳结构检测领域中占有重要地位。将结构光调制度测量原理应用于多层结构同步三维重构, 通过对不同的介质层成像, 进而解析出不同层结构的调制度分布, 最后实现多层结构及其厚度分布同步三维测量。
微纳结构 三维重构 结构光 调制度 多层结构 micro nano structure three-dimensional reconstruction structured light modulation multilayer structure
1 南京邮电大学电子与光学工程学院，江苏 南京 210023
2 南京邮电大学贝尔英才学院，江苏 南京 210023
为了解决宽带吸收器结构设计复杂的问题，提出了一种结构简单、偏振不敏感、吸收性能优良的超材料太赫兹宽带吸收器。该吸收器采用对称结构设计，以金属层--介质层--金属层的三层架构为基础。其中，介质层中嵌入了两个不同尺寸的圆形金属片，从而形成多层结构。采用频域有限元法(Frequency Domain Finite Element Method, FEM)分析了该吸收器的宽带吸收率、偏振敏感性和入射角度等特性。仿真结果表明: 该吸收器可以实现5.86~7 THz的宽带吸收，吸收带宽为1.14 THz，带宽内的吸收率在95%以上，且对于垂直入射的电磁波偏振并不敏感，在一定入射角度内依然保持宽带吸收。该吸收器结构设计简单且具有优良的性能，在太赫兹成像和电磁隐身等领域中具有重要的应用价值。
太赫兹 超材料 多层结构 偏振不敏感 宽带吸收器 terahertz metamaterial multilayer structure polarization-insensitive broadband absorber
河南理工大学材料科学与工程学院, 焦作 454000
由于独特的层状结构和原子间特殊的化学键合, MAX相陶瓷材料(化学式为Mn+1AXn)兼具金属和陶瓷材料的优异性能, 在很多领域具有广泛的应用前景, 自20世纪60年代问世以来就一直备受关注。至今已经发现了100多种MAX相陶瓷材料, 其中包括80余种单相以及一系列固溶体。传统的MAX相局限于一定的元素范围和若干M6X层与单A原子层交替堆垛的结构。最近含有Au、Ir、Cu、Zn等新元素的MAX相材料的成功合成大大丰富了MAX相家族, 多A层和多MA层结构MAX相的发现也打开了新型MAX相研究的一扇大门。随着理论计算的发展和实验条件的进步, 越来越多的新型MAX相陶瓷材料逐渐出现在人们的视野中。本文综述了基于新元素和新多层结构的MAX相的国内外实验合成和理论研究进展, 并指出了后续研究需要克服的问题, 最后对新型MAX相的研究方向和发展趋势进行了预测和展望。
MAX相陶瓷材料 MAX相 新元素MAX相 多层结构MAX相 多A层MAX相 多MA层MAX相 第一性原理 MAX phase ceramic material MAX phase MAX phases with new element MAX phase with multilayer structure MAX phases with multi-A layer MAX phase with multi-MA layer first-principle
1 中国科学院国家空间科学中心 微波遥感重点实验室，北京 100190
2 中国科学院大学，北京 100049
3 齐鲁工业大学(山东科学院)自动化研究所 山东省科学院超宽带与太赫兹技术培育性重点实验室，山东 济南 250013
因为太赫兹技术可以克服传统无损检测技术的局限性，具有穿透普通非金属材料等优点，可被用于分析层状材料的内部结构和内层厚度。本文首先介绍了太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)在透射模式下的工作原理，然后使用Rouard等效界面理论来描述多层结构中波的传播，推导得到透射模式下太赫兹波在三层介质中的理论传输模型。通过太赫兹时域光谱系统对制备的样品进行了透射成像。结果证明样品内部聚氯乙烯(PVC)薄片的位置和形状等信息可以被探测到，从而为探测多层材料内部结构提供理论和实验依据。
太赫兹时域光谱技术 无损检测 多层结构 缺陷识别 terahertz time domain spectroscopy nondestructive testing multilayer structure defect recognition 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(3): 366
1 哈尔滨工业大学 物理学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨工业大学 化工与化学学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
3 哈尔滨工业大学 微系统与微结构制造教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
为了实现紫外-可见波段的高响应度/低成本的广光谱光电探测,我们制备了基于一维p型Se微米线与二维n型InSe纳米片的混维范德瓦尔斯异质结广光谱探测器。得益于Se微米线与二维层状结构InSe纳米片的高结晶质量, 该器件在紫外-可见光广光谱范围都具有非常高的响应度, 该器件的响应截止边为700 nm。 值得指出的是, 该器件在-5 V的偏压下, 对460 nm的光源响应度可以达到108 mA/W,该数值比原来的Se探测器高了800%。这项研究有利于拓展我们对范德瓦尔斯异质结的认识, 也为今后制备高性能的低维光电探测器提供了一种新的途径。
半导体 范德瓦尔斯异质结 光电探测器 多层结构 semiconductors van der Waals heterojunction photodetector multilayer structure
中国计量大学 信息工程学院, 浙江 杭州 310018
提出并设计了一种基于双层石墨烯结构的电控太赫兹波开关。该开关结构由棱镜-石墨烯-二氧化硅-石墨烯-锑化铟组成。太赫兹波从棱镜左侧以特定角度入射, 棱镜右侧固定有太赫兹波探测器, 通过外加电场改变石墨烯介电常数, 影响等离子体波矢匹配, 进而控制太赫兹波反射率, 实现太赫兹开关目的。实验运用COMSOL软件对双层石墨烯电控开关进行仿真模拟, 将1 THz的太赫兹波以35.42°从棱镜左上方入射, 在无外加电场时, 太赫兹波反射率为2.63%, 此时为太赫兹波开关的“关”状态。施加外加电场时, 石墨烯的介电常数发生变化, 太赫兹波反射率改变并达到93.01%, 棱镜结构接近全反射, 此时为太赫兹波开关的“开”状态。研究结果表明该结构具有良好的太赫兹波强度控制性能, 电控太赫兹波开关消光比为15.5 dB。
太赫兹波 多层结构 石墨烯 开关 terahertz wave multilayer structure graphene switch 红外与激光工程
2018, 47(5): 0520003
1 清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室, CO
2资源利用与减排技术北京市重点实验室, 北京 100084
2 长春理工大学吉林省固体激光技术与应用重点实验室, 吉林 长春 130022
针对1064 nm长脉冲激光辐照硅雪崩光电二极管(Si-APD)过程中所引起的温升变化规律进行了理论与实验研究。在考虑Si-APD多层结构的前提下,建立了二维轴对称热传导模型,据此进行了不同条件下的模拟仿真研究,并开展了长脉冲激光辐照Si-APD的温升实验研究。模拟仿真结果与实验结果相一致,均表明长脉冲激光与Si-APD相互作用引起的温升是由入射激光的能量密度和脉冲宽度共同决定的。
激光光学 长脉冲激光 激光辐照 硅雪崩光电二极管 多层结构
中国计量大学 信息工程学院 太赫兹研究所, 杭州 310018
提出基于棱镜-空气-石墨烯-石英-硅结构, 通过外加电场改变石墨烯的介电常数, 引起太赫兹波反射率的变化, 并利用等离子体共振机理对反射太赫兹波强度控制以实现太赫兹波开关功能.研究了空气隙对太赫兹波反射率的影响,结果表明: 当空气隙为20 μm时, 太赫兹波反射率最小值为68.79%, 当空气隙为56 μm时, 太赫兹波反射率最小值降至0.04%, 此时的空气隙达到最佳值.分析确定了石墨烯化学势对太赫兹波反射率的影响, 结果表明: 当石墨烯化学势从0 eV增加到0.2 eV, 太赫兹波的反射率从零增加到95.89%, 从零反射变成全反射, 表明该结构具有优异的反射太赫兹波强度控制性能, 开关的消光比达到33 dB.
太赫兹波 等离子体 电控 石墨烯 多层结构 开关 Terahertz wave Plasma Electronic control Graphene Multilayer structure Switch
Department of Applied Optics and Photonics, University of Calcutta, Kolkata 700 009, India
Frontiers of Optoelectronics
2013, 6(2): 185
