南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏南京 21009
半导体光电阴极具有量子效率高、暗电流小的优点，被广泛应用于光电倍增管、像增强器等各类真空光电探测和成像器件，促进了极弱光的超快探测和成像技术的发展。另外作为能够产生高品质电子束的真空电子源，用于加速器光注入器、电子显微镜等科学装置。本文首先介绍了目前常用半导体光电阴极的分类以及在真空光电探测成像、真空电子源领域的具体应用。然后对碱金属碲化物光电阴极、碱金属锑化物光电阴极、GaAs光电阴极三类典型半导体光电阴极的制备技术进行了总结，并介绍了微纳结构、低维材料、单晶外延等新技术在半导体光电阴极研制中的应用。最后对半导体光电阴极的技术发展进行了展望。
光电阴极 碱金属碲化物 碱金属锑化物 photocathode, alkali telluride, alkali antimonide, GaAs
1 云南师范大学 能源与环境科学学院 可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室，云南 昆明 650500
2 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
3 云南省先进光电材料与器件重点实验室，云南 昆明 650223
近年来，过渡金属碲化物（TMTs）以其独特的晶体结构和优异的物化特性引起了科学界的广泛关注和研究。本文采用超声法制备CoTe2量子点（QDs），通过TEM、AFM、EDS、XPS、XRD、FTIR等技术手段对制备的CoTe2 QDs进行了形貌和结构的表征，同时使用分光光度计(UV-Vis)、光致发光谱(PL)和光致发光激发光谱(PLE)研究了CoTe2 QDs的光学性质。结果表明，制备得到的CoTe2 QDs分散性良好、粒径均匀、呈现球形形貌，晶粒的平均直径约为3.1 nm，平均高度约为2.9 nm；CoTe2 QDs在红外波段存在明显的吸收，吸收值随稀释浓度的增加而降低；当激发光波长和发射光波长依次增加时，PL和PLE峰出现红移，具有明显的Stokes位移效应，表明CoTe2 QDs的光致发光具有激发波长依赖性；CoTe2 QDs具有光致多色发光特性，不同激发光波长可发出不同颜色的光；荧光量子产率可达62.6%。CoTe2 QDs优异的光学特性尤其是在红外波段的吸收和发光特性，表明其在红外探测、激光防护涂层、荧光成像、多色发光和纳米光子器件等研究领域中具有重要的潜在应用价值，有望成为一种新型红外探测材料。
超声法 过渡金属碲化物 CoTe2 量子点 红外性质 ultrasonic method transition-metal tellurides CoTe2 quantum dots infrared properties 红外与激光工程
2021, 50(1): 20211021
1 北京师范大学应用光学北京重点实验室和物理系, 北京 100875
2 上海应用技术大学材料科学与技术系, 上海 200235
3 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
有趣的贵金属表面等离激元的光学性质, 尤其是在发光增强领域的表现, 使得它已经成为全球的一个研究热点。 表面等离激元就是光与贵金属中的自由电子相互作用时, 自由电子和光波电磁场由于共振频率相同而形成的一种集体振荡态。 该文研究了碲化物玻璃中银纳米颗粒的表面等离激元共振增强铒离子的发光。 我们测量了吸收谱、 激发谱、 发光谱以及荧光寿命。 首先, 我们挑选365.5和379.0 nm吸收峰作为激发波长测量了385～780 nm波长范围的可见发光光谱, 发现有4个发光峰, 依次位于408.0, 525.0, 546.0和658.5 nm, 容易指认出它们依次为铒离子的2H9/2→4I15/2, 2H11/2→4I15/2, 4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的荧光跃迁; 可以计算出［80 nm平均粒径纳米银的Er3+(0.5%)Ag(0.2%): 碲化物玻璃的样品A］的上述4个可见发光的峰值强度是［Er3+(0.5%): 碲化物玻璃的样品C］的大约1.44～2.52倍。 同时, ［50 nm平均粒径纳米银的Er3+(0.5%)Ag(0.2%): 碲化物玻璃的样品B］的上述4个可见发光的峰值强度是样品C的大约1.08～1.55倍。 随后, 我们挑选365.5和379.0 nm 吸收峰作为激发波长测量了928～1 680 nm波长范围的近红外发光光谱, 发现近红外波段有两个发光峰, 位于979.0和1 530.0 nm, 容易指认出它们依次为铒离子的4I11/2→4I15/2和4I13/2→4I15/2的荧光跃迁; 同样可以计算出样品A的上述2个近红外发光的峰值强度是样品C的大约1.43～2.14倍。 同时, 样品B的上述2个近红外发光的峰值强度是样品C的大约1.28～1.82倍。 因此, 发光的最大增强大约是2.52倍。 从荧光寿命动力学实验, 我们发现样品A的荧光寿命为τA(550)=43.5 μs, 样品B的荧光寿命为τB(550)=43.2 μs, 样品C的荧光寿命为τC(550)=48.6 μs。 这些实验结果证实了τA≈τB ＜τC。 它意味着样品(B)相对于样品(C)的发光增强是源于自发辐射增强效应。 然而, 它也意味着样品(A)相对于样品(B)的发光增强是源于纳米银颗粒的粒径尺寸r效应。 也就是说当粒径尺寸r增大的时候, 散射截面Cs和r6成正比, 而吸收截面Ca和r3成正比, 因此散射截面Cs增大的速度会远大于吸收截面Ca增大的速度, 而散射截面Cs是荧光增强的原因, 吸收截面Ca是荧光减弱的原因, 所以随着银纳米颗粒尺寸的增大, 其散射截面占主要部分, 当发光材料和金属表面等离子体SP发生耦合时, 能量快速的转移到金属表面等离子体SP上, 而后被散射到远场, 这有利于增强荧光。 其综合的结果就导致了发光强度会随r的增大而增强。 上述实验的结果对太阳能电池的光伏发电和生物物理应用等领域都有着很好的应用前景。
银纳米颗粒 发光增强 表面等离激元 碲化物的玻璃 铒离子 Ag nanoparticles Luminescence enhancement Surface plasmon Telluride glass Er3+ ion 光谱学与光谱分析
2019, 39(7): 2293
西北工业大学, 凝固技术国家重点实验室, 陕西 西安 710072
采用熔体法生长Ⅱ-Ⅵ族碲化物体单晶时, 不同的生长条件及热经历过程会导致生长态晶体材料中, 占主导的点缺陷类型存在较大的差异, 进而影响了晶体的物理性能及器件的使用。 低温光致发光(PL)谱作为一种无损检测方法, 可以用于研究不同条件下生长的Ⅱ-Ⅵ族碲化物体单晶中的点缺陷和杂质的能级状态。 对比富Te条件下生长的未掺杂ZnTe和CdTe晶体在8.6 K下的PL谱可以发现, 电阻率较低的p型ZnTe晶体, 其PL谱中, 电子到中性受主复合发光峰(e, A0)强度高于施主-受主对复合发光峰(DAP), 而高电阻率阻n型CdTe晶体则刚好相反, 这可能是由于生长速率及降温过程的热经历不同导致占主导的本征点缺陷类型不同造成的。 按化学计量比生长的未掺杂CdZnTe晶体, 其PL谱中自由激子发光峰(D0, X)占主导, 而(e, A0)峰强度高于DAP峰, 变温PL谱测试表明当温度高于15 K时, (e, A0)峰与DAP峰逐渐叠加在一起。 In掺杂导致在富Te条件下生长的CdZnTe晶体的PL谱中产生明显的A中心复合发光峰, 与导带的能量差约为0.15 eV, 主要与In补偿Cd空位形成的复合体［In+CdV2-Cd］-有关, 且其强度与In掺杂元素的含量成正比。
Ⅱ-Ⅵ族碲化物 光致发光谱 点缺陷 掺杂 Ⅱ-Ⅵ group telluride PL spectra Point defects Dopant
1 江苏师范大学物理与电子工程学院， 江苏 徐州 221116
2 CREOL, The College of Optics and Photonics, University of Central Florida, Orlando, Florida32816
3 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室， 陕西 西安 710119
4 上海大学材料科学与工程学院， 上海 200072
5 宁波大学高等技术研究院红外材料与器件实验室， 浙江 宁波 315211
碲基硫系光纤在2 ～ 16 m光谱范围具有优异的透射性能。近年来，它们作为长波红外传输介质备受关注。回顾了碲基硫系光纤的研究历史和现状，分析总结了用双坩埚法、棒管法、堆积挤出法和复合材料棒管挤出法制备碲基硫系光纤的特点，并对碲基硫系光纤的发展前景进行了展望。
硫系玻璃 红外光纤 碲化物 光纤预制棒 chalcogenide glass infrared fiber telluride fiber preform
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
对2 μm波段脉冲激光泵浦碲化物光子晶体光纤产生中红外超连续谱进行了数值研究。通过材料的拉曼增益谱间接求得了对应的拉曼响应函数；由光子晶体光纤的材料折射率和波导结构，通过COMSOL软件获得了碲化物光子晶体光纤中基模等效折射率，计算了相应的色散曲线和限制损耗；利用自适应的分步傅里叶算法，模拟了中心波长为1.96 μm、峰值功率为20 kW的50 fs脉冲光泵浦碲化物光子晶体光纤时超连续谱的产生，当光纤长度为6 cm时，产生的中红外超连续谱波长范围为1.0~4.5 μm。
光纤光学 中红外超连续谱 分步傅里叶法 碲化物 光子晶体光纤 fiber optics mid-infrared supercontinuum split-step Fourier method telluride photonic crystal fiber
光纤基质材料决定了铒离子周围的配位场特性，并决定了铒离子的吸收谱和发射谱的展宽特性。分析了发射谱线宽度对4f壳层电子相关性、电子偶极－偶极相互作用及共振增强非线性的影响。以石英硅和碲化物为基质的掺铒光纤具有不同的发射谱宽，对应着不同程度的共振增强非线性。文中用半经典理论分析比较了这两种光纤中由于四波混频和互相位调制引起的串扰。结果显示，相比于掺铒石英硅光纤，掺铒碲化物光纤具有更小的串扰，更适合于密集波分复用系统。
非线性光学 电子相关性 四波混频 互相位调制 共振增强非线性 掺铒石英硅光纤 掺铒碲化物光纤 nonlinear optics electronic correlation four-wave mixing cross-phase modulation resonantlyenhanced nonlinearity erbium doped silica fiber erbium doped tellurite fiber
