1 北京控制工程研究所，北京0090
2 空间智能控制技术重点实验室，北京100190
3 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院，北京100191
光子带隙光纤有着独特的结构形式、传输介质和导光机制，这使其具有传统光纤无法比拟的优点，是未来光纤陀螺的理想选择。但光子带隙光纤粗糙的纤芯内壁导致其产生强烈的背向散射次波，会使光子带隙光纤陀螺产生额外的非互易误差。为了定量分析光子带隙光纤背向散射次波强度大小，论文基于电偶极子辐射理论建立了一种简单的光子带隙光纤背向散射次波理论模型。通过聚焦离子束微纳加工法和原子力显微镜测量得到了准确的纤芯内壁表面形貌功率谱密度，进而计算得到HC-1550-02型光子带隙光纤背向散射系数理论值为2.61×10-9/mm。通过光频域背向反射散射仪得到HC-1550-02型光子带隙光纤背向散射系数测量值为~1.82×10-9/mm，初步验证了背向散射次波模型的正确性，为背向散射次波抑制技术研究奠定了基础。
光子带隙光纤 背向散射次波 功率谱密度 photonic bandgap fiber backscatter secondary wave power spectral density
1 School of Electronic Science and Engineering, Joint International Research Laboratory of Information Display and Visualization, Southeast University, Nanjing 2008，CHN
2 Department of Chemistry, Faculty of Natural and Agricultural Sciences, North‑West University (Mafikeng 5 Campus), Private Bag X046, Mmabatho 735, South Africa
3 Nanjing Perlove Medical Equipment Corporation, Nanjing 211111,CHN
4 Suzhou Yi He Photoelectron Science and Technology Ltd., Suzhou Jiangsu 215100,CHN
5 Shi‑Cheng Laboratory for Information Display and Visualization，Nanjing 210024
深入研究了宽谱入射光的吸收、光生载流子产生，以及光生载流子的输运和复合的物理过程，提出在pin半导体结中设置若干不同能量带隙的半导体层。通过这些不同能量带隙半导体层调节不同波长入射光的吸收区域，并利用偏置电压控制不同区域光生载流子的传输和复合，进而改变探测器的光谱响应特性。根据研究结果，如果设置4层带隙梯度分布的本征层，不同偏置电压下探测器光谱响应曲线的Pearson相关系数从0.99下降到0.68，为后续的探测器光谱重构提供了有效的宽谱探测数据。
波分复用算法 光谱重构 非线性相关 能量带隙 wavelength division multiplexing algorithm spectral reconstruction nonlinear correlation energy bandgap
设计了一种基于高阶温度补偿与内建负反馈稳压技术的带隙基准, 所设计的带隙基准具有低温漂和高PSRR的优点。通过采用两对工作在亚阈值区的MOS管, 根据不同工作温度分段产生指数型补偿电流, 形成高阶温度补偿, 降低了带隙基准的温度系数。基于带隙基准输出电压, 通过内建负反馈稳压电路, 提高了带隙基准的电源抑制能力。基于Dongbu 0.18 μm BCD工艺, 完成了低温漂高PSRR带隙基准的设计、版图绘制和后仿真验证。带隙基准的版图面积为290 μm×200 μm。后仿真结果表明, 所设计的带隙基准在-45~125 ℃范围内温度系数仅为1.15×10-6/℃, 电源抑制比为83.22 dB; 在2.8~5.5 V电源电压变化下, 基准电压的平均值为1.212 V, 线性调整率为0.015%。
带隙基准 高阶温度补偿 温度系数 电源抑制比 bandgap reference high-order temperature compensation temperature coefficient power supply rejection ratio
1 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
2 电子科技大学 重庆微电子产业技术研究院， 重庆 401331
3 中国电子科技集团公司 第二十四研究所， 重庆 400060
设计了一种无运放带隙基准电路，该电路采用电压自调节技术来稳定输出基准电压，并实现该带隙基准电路在较宽频率范围内的高PSRR。该基准采用无运放结构，在降低电路复杂性的同时，避免了运算放大器的失调电压对输出基准的温度系数的影响。基于0.18 μm BCD工艺，在Cadence环境下仿真得到该电路在10 Hz时，PSRR为-94 dB，在1 MHz时，PSRR为-44 dB；在-40~125 ℃温度范围内，温度系数为4×10-6/℃；包含启动电路在内，该电路静态电流约为14 μA，片上面积约为0.016 mm2。
带隙基准 电源抑制比 无运放 电压自调节 bandgap reference power supply rejection ratio without op-amp voltage self-regulation
1 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
2 电子科技大学 自动化工程学院, 成都 611731
基于华虹0.18 μm BCD工艺，设计了一种具有高PSRR的分段温度补偿带隙基准。电路采用5 V电源进行供电，基准输出电压为1.256 V。仿真结果表明，在-45~125 ℃的温度范围内，TT工艺角下，传统结构的温漂系数只能达到2.048×10-5/℃。采用新型分段温度补偿的带隙基准的温漂系数为3.631×10-6/℃，相比传统结构，温度系数降低了82.3%。静态功耗为220 μW。PSRR在低频可达到-102 dB，在350 kHz处有最差PSRR，但仍有-30 dB。该带隙基准适用于高精度、大电流开关电源的模拟集成电路。
带隙基准 高PSRR 分段温度补偿 bandgap reference high PSRR segmented temperature compensation
武汉理工大学 理学院 物理系, 武汉 430070
为了设计制造新型的位相延迟器, 利用1维光子晶体的特性, 在折射率为1.52的玻璃上, 镀制了由硫化锌(ZnS)与冰晶石(Na3AlF6)构成的多周期二次元一维光子晶体,进行了数值模拟计算及理论分析。结果表明, 在带隙范围内, 1维光子晶体的等效折射率是虚等效折射率;在斜入射时, 带隙内的p光和s光的反射光各自位相增加, 出现位相延迟, 其偏振态发生改变, 由线偏振光变为椭圆(圆)偏振光;在发生全反射时, 光疏媒质的等效折射率是虚等效折射率;反射光出现位相增加, 产生位相延迟, 其偏振态发生改变, 由线偏振光变为椭圆(圆)偏振光。该延迟器可以改变光的传播方向, 改变偏振态的位相, 克服了薄膜λ/4波片的缺陷。
物理光学 位相延迟器 全反射 虚折射率 光子晶体 带隙 physical optics phase retardation total reflection imaginary refractive index photonic crystal band gap
本文设计了一种新型的二维声子晶体结构，采用有限元法和等效模型法进行了深入研究，发现该结构具有良好的低频吸声性能。通过理论推导和仿真计算发现，在21 mm的晶格常数条件下，该结构在0~800 Hz具有完整的四条带隙。第一带隙下限低至40.28 Hz，且具有约为93 Hz的带宽，计算其传声损失后，发现其在低频域内具有良好的隔声效果，最大隔声量可达87.31 dB。对该结构的多个振动模态分析，建立相应的等效模型，并基于等效模型探究了不同因素对带隙频段造成的影响，总结出该新型二维声子晶体的一般性规律。研究结果表明，增大散射体密度和减小基体密度可以增加带宽，增大填充率和对散射体适当进行开孔处理可以改善带隙特性。该研究对于解决低频噪声控制问题具有一定参考意义和工程应用价值。
声子晶体 局域共振 带隙机理 低频降噪 隔声 散射体 phonon crystal local resonance band gap mechanism low frequency noise reduction acoustic insulation scatterer
北京石油化工学院新材料与化工学院，北京 102617
研究双轴应变对单层CdZnTe半导体材料电子特性与光学性能的影响，可为制备光学性能优异的CdZnTe器件提供理论支持。本文采用Material Studio 软件构建单层CdZnTe模型，并在其(100)和(010)方向上施加应变。基于密度泛函理论的第一性原理模拟计算了单层双轴应变对单层CdZnTe带隙、载流子有效质量、迁移率和介电常数等性能的影响。结果表明，拉伸和压缩应变均能减小单层CdZnTe的带隙，且双轴应变可有效调控单层CdZnTe的载流子有效质量、迁移率和介电常数。与拉伸应变相比，相同大小的压缩应变对单层CdZnTe性能的调控更加明显。随施加双轴压缩应变的增大，单层CdZnTe的带隙值逐渐减小，CdZnTe半导体吸收光的波长范围得到提高，单层CdZnTe的载流子有效质量、迁移率总体呈下降趋势，介电常数实部逐渐下降，虚部逐渐上升，意味着单层CdZnTe的金属性增强，光学性能提高。
第一性原理 带隙 双轴应变 载流子有效质量 介电常数 CdZnTe CdZnTe first-principle band gap biaxial strain effective mass of carrier dielectric constant
1 1.天津城建大学 理学院, 天津 300384
2 2.北京长城航空测控技术研究所 状态监测特种传感技术航空科技重点实验室, 北京 101111
高能粒子轰击不可避免地会造成SiC材料内部缺陷的产生、积累, 晶格紊乱等, 导致其物理性能的显著变化, 继而影响基于SiC材料的半导体器件使用寿命。因此, 有必要对SiC在不同的辐射环境下的损伤行为进行系统研究。本工作对6H-SiC中子辐照肿胀高温回复及光学特性开展研究, 辐照剂量范围5.74×1018~1.27×1021 n/cm2, 退火温度在500~1650 ℃。利用X射线单晶衍射技术分析测试样品的晶体结构及晶胞参数, 结果表明: SiC仍为六方结构, 晶体未发生非晶化, 晶格肿胀及高温回复行为具有各向同性特征, 表明辐照缺陷以点缺陷为主。本征缺陷及辐照缺陷均可引入缺陷能级, 空位型缺陷是缺陷能级引入的主要因素。缺陷能级导致SiC吸收带边红移, 带隙宽度降低, 光吸收增强。利用吸收光谱、光致发光谱和拉曼光谱, 并结合第一性原理计算对缺陷能级分布开展研究, 结果表明硅空位在价带顶上方引入了新的缺陷能级, 而碳空位则是在导带底下方引入了新的缺陷能级。未辐照晶体在1382和1685 nm红外波段光吸收以及550 nm光发射主要源于本征碳空位及其相关缺陷构型; 辐照SiC晶体在415、440和470 nm处的发光主要源于辐照产生的硅空位及其相关缺陷构型。研究还利用电荷态和缺陷能级分布对SiC晶体发光机理行了讨论。
X射线单晶衍射 拉曼光谱 第一性原理 退火 带隙调控 缺陷 X-ray single crystal diffraction Raman spectra first principle annealing band gap tuning defect
1 贵州师范大学物理与电子科学学院, 贵州 贵阳 550001
2 贵州大学大数据与信息工程学院, 贵州 贵阳 550025
采用磁控溅射法在蓝宝石衬底上制备了结晶良好的Mg2Si多晶薄膜，研究了退火温度（375~475 oC）对薄膜晶体结构、表面形貌、拉曼光谱和光学性质的影响。X射线衍射（XRD）结果表明，当退火温度为400 oC时Mg2Si (220) 衍射峰强度最强，样品结晶质量最好，未见明显可观测的MgO相。扫描电镜（SEM）结果表明，所有样品表面均呈现清晰可见的规则六边形，且退火温度对形貌影响较小。拉曼光谱结果显示所有样品均呈现出Mg2Si薄膜的特征峰（256 cm-1附近的F2g振动模），同时出现345 cm-1附近的F1u (LO)声子模，表明生成样品均为结晶良好的Mg2Si薄膜。对薄膜光学性质的研究结果表明，随着退火温度升高，样品光学带隙先增大后减小。
材料 薄膜 Mg2Si 退火温度 蓝宝石衬底 光学带隙 material thin film Mg2Si annealing temperature sapphire substrate optical band gap
