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晶圆级薄膜铌酸锂波导制备工艺与性能表征
1
作者 叶志霖 李世凤 +5 位作者 崔国新 尹志军 王学斌 赵刚 胡小鹏 祝世宁 《人工晶体学报》 CAS 2024年第3期426-433,共8页
随着光子集成和光通信技术的快速发展,低损耗波导是实现高效光子传输的关键元件,其性能直接影响整个集成芯片的性能。因此,低损耗波导的制备技术是当前铌酸锂集成光子技术研究的热点和难点。本研究针对晶圆级低损耗薄膜铌酸锂波导的制... 随着光子集成和光通信技术的快速发展,低损耗波导是实现高效光子传输的关键元件,其性能直接影响整个集成芯片的性能。因此,低损耗波导的制备技术是当前铌酸锂集成光子技术研究的热点和难点。本研究针对晶圆级低损耗薄膜铌酸锂波导的制备工艺进行了深入研究,在4英寸的薄膜铌酸锂晶圆上,基于深紫外光刻和电感耦合等离子体刻蚀技术,成功制备出了传输损耗低于0.15 dB/cm的波导,同时刻蚀深度误差控制在10%以内,极大地提高了波导结构的精确度。此外,本研究还提出了一种基于微环谐振腔的晶圆上波导损耗的表征方案,能更精确地评估波导性能。通过测试,发现所制备的波导合格率超过85%,显示出良好的可重复性和可靠性。本文中发展的晶圆级薄膜铌酸锂加工工艺,对推进铌酸锂波导的大规模制备和应用具有重要意义。 展开更多
关键词 薄膜铌酸锂 晶圆级加工 波导损耗测量 深紫外光刻 ICP刻蚀 集成光子技术
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低损耗薄膜铌酸锂光集成器件的研究进展
2
作者 林锦添 高仁宏 +3 位作者 管江林 黎春桃 姚妮 程亚 《人工晶体学报》 CAS 2024年第3期372-394,共23页
近年来得益于薄膜铌酸锂晶圆离子切片技术和低损耗微纳刻蚀工艺的飞速发展,薄膜铌酸锂光集成结构提供了光场紧束缚、快速电光调谐、高效频率转换和声光转换的空前能力,各种高性能的薄膜铌酸锂光集成器件不断涌现,且朝着大规模光集成芯... 近年来得益于薄膜铌酸锂晶圆离子切片技术和低损耗微纳刻蚀工艺的飞速发展,薄膜铌酸锂光集成结构提供了光场紧束缚、快速电光调谐、高效频率转换和声光转换的空前能力,各种高性能的薄膜铌酸锂光集成器件不断涌现,且朝着大规模光集成芯片的方向迅猛发展,为高速信息处理、精密测量、量子信息、人工智能等重要应用提供了全新的发展动力。本文主要围绕铌酸锂晶体发展历史、薄膜铌酸锂离子切片技术发展历程、极低损耗微纳刻蚀技术演化进程,以及高性能的薄膜铌酸锂光集成器件进展进行总结,并展望了未来的发展趋势。 展开更多
关键词 薄膜铌酸锂 微纳加工 光集成器件 非线性光学 电光调制器 光频梳
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极化电极均匀化设计调控铌酸锂周期极化占空比
3
作者 刘齐鲁 郑名扬 +6 位作者 高洋 张龙喜 宋于坤 王孚雷 刘宏 王东周 桑元华 《人工晶体学报》 CAS 2024年第3期449-457,I0004,共10页
准相位匹配(QPM)理论上能够充分利用晶体的非线性光学系数、无走离效应,在光学频率转换中具有非常大的优势。铌酸锂晶体(LiNbO_(3),LN)具有高非线性光学系数、宽通光范围和低生长成本,因此基于铌酸锂铁电畴结构设计获得的周期极化铌酸... 准相位匹配(QPM)理论上能够充分利用晶体的非线性光学系数、无走离效应,在光学频率转换中具有非常大的优势。铌酸锂晶体(LiNbO_(3),LN)具有高非线性光学系数、宽通光范围和低生长成本,因此基于铌酸锂铁电畴结构设计获得的周期极化铌酸锂晶体(PPLN)成为准相位匹配技术的理想选择。目前制备PPLN晶体最常用的方法是外加电场极化法,制备过程中,电极结构的参数对极化过程至关重要。本研究基于实时监测下的电场极化过程,结合有限元分析,对不同电极结构的空间电场分布进行分析,发现电极边缘出现电场极大值,而电极内部的电场分布相对均匀。基于这一现象,本文提出了一种多通道电极结构的设计方案,以实现极化空间内部电场的均匀分布。本研究采用十通道电极进行极化实验,通过表征每个通道的占空比,发现内部八个通道的占空比大小均匀且在50%±5%范围,通过晶体的倍频实验验证发现十通道周期极化样品中中间通道相对边缘通道的非线性转换效率明显提升并分布均匀,证明其中间通道具有占空比可控的均匀极化结构,为极化空间电场均匀化设计提供了一种高效合理的设计方案。 展开更多
关键词 铌酸锂 周期极化铌酸锂 非线性光学 空间电场分布 有限元分析
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双钙钛矿氧化物A_(2)BOsO_(6)(A=Sr,Ca;B=Cr,Mo)磁光克尔效应的第一性原理研究
4
作者 刘派 祖宁宁 李瑞 《人工晶体学报》 CAS 2024年第2期267-275,共9页
Sr_(2)CrOsO_(6)具有双钙钛矿氧化物中最高的磁转变温度(725 K)。使用体积更小的Ca离子取代Sr离子后得到了Ca_(2)CrOsO_(6),其磁转变温度同样高于室温。进一步使用d轨道更加离域化的Mo离子取代Cr离子,得到了Ca_(2)MoOsO_(6)。通过密度... Sr_(2)CrOsO_(6)具有双钙钛矿氧化物中最高的磁转变温度(725 K)。使用体积更小的Ca离子取代Sr离子后得到了Ca_(2)CrOsO_(6),其磁转变温度同样高于室温。进一步使用d轨道更加离域化的Mo离子取代Cr离子,得到了Ca_(2)MoOsO_(6)。通过密度泛函理论,系统地计算了双钙钛矿氧化物Sr_(2)CrOsO_(6)、Ca_(2)CrOsO_(6)和Ca_(2)MoOsO_(6)的电子结构和磁光克尔效应,电子结构表明,三种材料均为半导体。Sr_(2)CrOsO_(6)和Ca_(2)CrOsO_(6)的电子结构非常相似,Ca_(2)MoOsO_(6)的带隙极小,仅有0.10 eV。观察磁光克尔效应谱线,三种材料在红外到可见光谱的范围内均表现出显著的磁光克尔效应。Sr_(2)CrOsO_(6)、Ca_(2)CrOsO_(6)和Ca_(2)MoOsO_(6)的最大克尔旋角分别为1.18°、0.98°和0.65°。三种材料的最大克尔旋角均大于0.2°,是理想的磁光材料。计算结果表明化合物内同时包含3d(4d)和5d过渡金属离子有助于形成显著的磁光克尔效应。对光学电导率张量的分析表明,三种材料的磁光克尔谱线峰值源自带间跃迁,并且由光学电导率张量的非对角元虚部主导。 展开更多
关键词 双钙钛矿氧化物 磁光克尔效应 带间跃迁 第一性原理 自旋轨道耦合
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含类B_(3)O_(6)型有机平面π共轭基团的紫外非线性光学晶体的研究进展
5
作者 罗敏 《四川师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第1期1-16,F0002,共17页
非线性光学(NLO)晶体材料作为激光科学的重要组成部分,因其在信息存储等领域的广泛应用而越来越受到研究人员的关注.从阴离子基团理论可知,具有π共轭电子结构的平面六元环(B_(3)O_(6))基团是“中国牌”晶体β-Ba_(2)B_(2)O_(4)(BBO)具... 非线性光学(NLO)晶体材料作为激光科学的重要组成部分,因其在信息存储等领域的广泛应用而越来越受到研究人员的关注.从阴离子基团理论可知,具有π共轭电子结构的平面六元环(B_(3)O_(6))基团是“中国牌”晶体β-Ba_(2)B_(2)O_(4)(BBO)具有优异光学性能的决定性化学组分.因此,利用具有共轭大π键的平面基团进行紫外NLO晶体的分子构筑,已成为探索新型具有良好NLO性能材料的一种非常有效的方式.近年来,为了拓宽紫外NLO晶体的研究范围,具有与(B_(3)O_(6))基团相似构型的一系列有机平面π共轭基团逐渐引起了研究人员的兴趣.目前,研究人员已经发现了许多具有优异光学性能的含类B_(3)O_(6)型有机平面π共轭基团的紫外NLO晶体,这些B_(3)O_(6)型有机共轭基团可以根据构成六元环的原子分为不同的类别:(HxC_(3)N_(3)O_(3))^(x-3)(x=0~3)(氰尿酸离子)、(HxC_(4)N_(2)O_(3))^(x-4)(x=2,3)(巴比妥酸离子)、(C_(3)H_(7)N_(6))^(+)(三聚氰胺离子)、(C_(5)H_(6)ON)+(4-羟基吡啶阳离子)和(C_(4)H_(6)N_(3))+(2-氨基嘧啶阳离子).重点介绍含类B_(3)O_(6)型有机平面π共轭基团的紫外NLO晶体的研究进展,并总结它们的晶体结构、合成方法、光学性能以及结构和性质之间的关系,为了解类B_(3)O_(6)型有机平面π共轭基团及其光学功能性质提供一个清晰的视角,并促进新型紫外NLO晶体的研究. 展开更多
关键词 类B_(3)O_(6)基团 紫外 NLO晶体
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基于PMNT晶片热释电型太赫兹探测器的设计与应用(特邀)
6
作者 徐玉华 陈建伟 +6 位作者 刘志明 尹炳琪 吕振川 谭景甲 马超 张志辉 罗豪甦 《光电技术应用》 2024年第1期64-69,共6页
针对太赫兹探测器的研究现状,分析研究了现有太赫兹探测器的优缺点,并对热释电型太赫兹探测器的热释电材料和吸收材料进行研究,提出了一种基于铌镁钛酸铅(PMNT)晶片的新型太赫兹探测器的设计和制作方法。用PMNT晶片作为热释电材料,碳纳... 针对太赫兹探测器的研究现状,分析研究了现有太赫兹探测器的优缺点,并对热释电型太赫兹探测器的热释电材料和吸收材料进行研究,提出了一种基于铌镁钛酸铅(PMNT)晶片的新型太赫兹探测器的设计和制作方法。用PMNT晶片作为热释电材料,碳纳米管作为吸收材料,使用精密减薄抛光工艺和溅射电极工艺等工艺技术,完成了新型热释电太赫兹探测器的设计与制作。并利用该探测器设计了一款太赫兹功率计,经测试,该功率计在0.1~30 THz宽频段、0.5~100 m W大功率动态范围内,功率测量准确度达到了±10%,综合指标达到国际同类产品先进水平,应用效果良好。 展开更多
关键词 PMNT 太赫兹探测器 热释电效应 碳纳米管 太赫兹功率计
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铌酸锂晶体的缺陷结构
7
作者 刘宏德 王维维 +4 位作者 张中正 郑大怀 刘士国 孔勇发 许京军 《人工晶体学报》 CAS 2024年第3期355-371,共17页
铌酸锂是集电光、声光、压电和非线性等性能于一体的人工晶体,在光子学及光电子学等领域具有广泛的应用前景,被誉为“光学硅”或“光子学硅”。近年来随着基于薄膜铌酸锂的集成光子学的迅猛发展,铌酸锂晶体受到更加广泛的关注。然而铌... 铌酸锂是集电光、声光、压电和非线性等性能于一体的人工晶体,在光子学及光电子学等领域具有广泛的应用前景,被誉为“光学硅”或“光子学硅”。近年来随着基于薄膜铌酸锂的集成光子学的迅猛发展,铌酸锂晶体受到更加广泛的关注。然而铌酸锂是一种典型的非化学计量比晶体,其含有大量的本征缺陷,严重影响了晶体性能;同时,铌酸锂晶格对众多杂质离子都有良好的固溶性,而且晶体的性质随着杂质离子的种类和浓度不同产生显著变化。如同单晶硅等半导体材料的缺陷工程,缺陷已经并且必将继续对晶体的性能及铌酸锂集成光子学产生重要影响。本文对铌酸锂晶体的缺陷结构做了一个简要的回顾,尤其是近期涉及薄膜铌酸锂晶体的相关内容,涵盖了本征缺陷结构、非本征缺陷结构、缺陷结构的表征、缺陷结构的理论计算、缺陷结构与晶体性能的构效关系等方面,以期对当前的铌酸锂集成光子学研究贡献微薄之力。 展开更多
关键词 铌酸锂 缺陷结构 薄膜铌酸锂 集成光子学 构效关系
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再分散法制备低角度依赖结构色织物
8
作者 潘斌杰 李月佳 +3 位作者 辛宇 田红柳 高伟洪 杨树 《毛纺科技》 CAS 2024年第3期7-13,共7页
为了研究更为绿色环保的染色技术,提出了以再分散法在纺织品表面构筑非晶光子晶体结构。将经过一次重力沉降后的二氧化硅薄膜刮下,经过研磨后在织物上进行二次重力沉降,即可将非彩虹结构色与纺织品相结合。在不同温度的自组装环境下,以... 为了研究更为绿色环保的染色技术,提出了以再分散法在纺织品表面构筑非晶光子晶体结构。将经过一次重力沉降后的二氧化硅薄膜刮下,经过研磨后在织物上进行二次重力沉降,即可将非彩虹结构色与纺织品相结合。在不同温度的自组装环境下,以不同的二氧化硅质量浓度以及不同体积在不同的组织结构上进行实验,研究温度、质量浓度、体积、组织结构等因素对非晶光子晶体结构的影响。结果表明:当二氧化硅悬浮液质量浓度为25 mg/mL时,体积为2 mL时,在40℃的环境下进行自组装可获得较好的非晶光子晶体结构色织物;在同等实验条件下,选择的织物的组织结构越平整,纱线排列越紧密,织物内的孔隙越小,最终组成的颜色效果越佳。 展开更多
关键词 结构生色织物 非晶光子晶体 低角度依赖 再分散法 二氧化硅纳米颗粒
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适温离子交换掺铒铌酸锂薄膜的制备研究
9
作者 何雨轩 吴江威 +1 位作者 陈玉萍 陈险峰 《人工晶体学报》 CAS 2024年第3期441-448,共8页
本文通过制备KNO_(3)和Er(NO_(3))_(3)熔融混合物,将其与铌酸锂薄膜在高温管式炉中混合进行适温热扩散,并结合退火工艺,发明了一种直接在铌酸锂薄膜上掺杂Er^(3+)的方法。通过不断变换热扩散温度、掺杂试剂浓度比例和晶体切向等参数,用... 本文通过制备KNO_(3)和Er(NO_(3))_(3)熔融混合物,将其与铌酸锂薄膜在高温管式炉中混合进行适温热扩散,并结合退火工艺,发明了一种直接在铌酸锂薄膜上掺杂Er^(3+)的方法。通过不断变换热扩散温度、掺杂试剂浓度比例和晶体切向等参数,用控制变量法探究了不同参数对适温离子交换法掺杂Er^(3+)效果的影响,在热扩散和退火温度360℃及KNO_(3)和Er(NO_(3))_(3)质量比25∶1的参数设置下获得了表面形貌较佳的Z切掺铒铌酸锂薄膜。通过飞行时间二次离子质谱仪并利用已知掺杂浓度的薄膜进行定标,检测了所获得的掺铒铌酸锂薄膜中的Er^(3+)浓度情况,对所采用适温离子交换法的有效性进行了验证。这一方法大幅简化了铌酸锂薄膜掺杂的工艺,同时节约了成本,有助于后续在铌酸锂薄膜平台上实现分区掺杂的工作,为未来定制化铌酸锂光子集成平台的搭建提供参考。 展开更多
关键词 铌酸锂薄膜 Er^(3+) 适温离子交换 二次离子质谱仪
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掺铥镧铝硅酸盐玻璃光子晶体光纤制备及光学特性
10
作者 夏长明 卢家澳 +3 位作者 黄卓元 刘建涛 侯峙云 周桂耀 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第20期333-338,共6页
镧铝硅酸盐玻璃具有稀土离子溶解度高、热稳定性好等优异的光学性能和优良的物理化学性质,其部分物理化学性质与石英相近,易与石英玻璃结合进行特种光纤制备,被认为是一种理想的激光玻璃基质材料.本文采用传统高温熔融法成功研制出一系... 镧铝硅酸盐玻璃具有稀土离子溶解度高、热稳定性好等优异的光学性能和优良的物理化学性质,其部分物理化学性质与石英相近,易与石英玻璃结合进行特种光纤制备,被认为是一种理想的激光玻璃基质材料.本文采用传统高温熔融法成功研制出一系列不同浓度Tm^(3+)掺杂镧铝硅酸盐玻璃,以掺铥镧铝硅酸盐玻璃为纤芯,采用管棒堆叠法制备出掺铥双包层光子晶体光纤.实验研究了掺铥镧铝硅酸盐玻璃及其光纤的吸收、荧光、激光等光学特性,研究结果表明,掺铥镧铝硅酸盐玻璃及其光子晶体光纤适于2μm波段激光输出,为2μm波段高功率光纤激光器的研究提供了一种新的途径. 展开更多
关键词 掺铥玻璃光纤 镧铝硅酸盐玻璃 光子晶体光纤 2ΜM激光
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Gd_(3)(Al,Ga)_(5)O_(12):Ce晶体生长与闪烁性能研究
11
作者 王海丽 李辉 +5 位作者 周南浩 石爽爽 苏健 张微 陈建荣 黄存新 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第12期2156-2160,共5页
掺铈钆铝镓石榴石(Gd_(3)(Al,Ga)_(5)O_(12)∶Ce,简称GAGG∶Ce)闪烁晶体是近年来发现的一种新型稀土闪烁晶体,具有光输出高、能量分辨率高、衰减时间短、无自辐射和不潮解等优点,在核医学成像、安检和环境监测等领域具有广阔的应用前景... 掺铈钆铝镓石榴石(Gd_(3)(Al,Ga)_(5)O_(12)∶Ce,简称GAGG∶Ce)闪烁晶体是近年来发现的一种新型稀土闪烁晶体,具有光输出高、能量分辨率高、衰减时间短、无自辐射和不潮解等优点,在核医学成像、安检和环境监测等领域具有广阔的应用前景。本文报道了GAGG∶Ce晶体的提拉法生长与闪烁性能表征。利用高温固相反应法合成GAGG∶Ce原料,采用XRD对合成的原料进行了物相分析,结果表明,在1500℃下煅烧12 h合成的多晶料为纯GAGG相。利用提拉法生长出尺寸φ50 mm×90 mm的GAGG∶Ce晶体,测试了其透过光谱、X射线激发发射光谱和脉冲高度谱,结果表明,7 mm厚样品550 nm的透过率为81.5%,晶体X射线激发发射峰中心波长位于550 nm,晶体的光输出为59000 photons/MeV,能量分辨率为6.2%@662 keV,晶体衰减时间快分量为149 ns,慢分量为748 ns。 展开更多
关键词 GAGG∶Ce 闪烁晶体 高温固相反应法 提拉法 闪烁性能
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螺旋扭曲双包层-三芯光子晶体光纤用于轨道角动量的生成
12
作者 赵丽娟 姜焕秋 徐志钮 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第13期75-86,共12页
针对螺旋扭曲的单包层-少芯光子晶体光纤在生成轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)方面存在的不足,首次将三芯和内外空气孔不均匀的双包层结构引入光子晶体光纤,并通过螺旋扭曲实现了高阶OAM模式的生成.该光纤通过引入特殊设计... 针对螺旋扭曲的单包层-少芯光子晶体光纤在生成轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)方面存在的不足,首次将三芯和内外空气孔不均匀的双包层结构引入光子晶体光纤,并通过螺旋扭曲实现了高阶OAM模式的生成.该光纤通过引入特殊设计的双包层结构有望降低生成的OAM模式的损耗,而围绕中心呈正三角分布的三个纤芯有望增加生成的OAM模式的数量.在光学变换原理的基础上,通过有限元方法对该光纤进行系统的分析,结果发现,当扭曲率a=7853.98 rad/m时,生成的OAM模式包括“OAM_(–4,1),OAM_(+9,1),OAM_(+10,1),OAM_(+11,1),OAM_(+13,1)”,其中+13阶是目前利用螺旋扭曲光纤生成的OAM模式中最高的阶数,且OAM模式的损耗均小于1.64×10^(–3)d B/m,比已有文献中最低的OAM模式损耗(Napiorkowski M,Urbanczyk W S 2018 Opt.Express 2612131)至少降低2个数量级,以及OAM模式纯度均大于93%.进一步研究表明,轨道角动量的生成依赖于纤芯超模与环形芯模式的共振耦合,而生成的OAM模式阶数的奇偶性与纤芯超模和环形芯模式的极化方向有关. 展开更多
关键词 轨道角动量 螺旋扭曲光纤 共振耦合 圆双折射
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液晶太赫兹光子学研究进展
13
作者 王磊 吴双悦 +6 位作者 宗顾卫 金萍 张绪 宋瑞琦 李炳祥 胡伟 陆延青 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期419-431,共13页
液晶作为液态和固态之间的中间态,具有液体的流动性和晶体的各向异性,其指向矢灵活可调,从微波到紫外都有广泛应用。近年来液晶光子学在太赫兹波段展现出巨大应用前景,本文综述了基于液晶的太赫兹源、可调太赫兹器件和太赫兹探测器的研... 液晶作为液态和固态之间的中间态,具有液体的流动性和晶体的各向异性,其指向矢灵活可调,从微波到紫外都有广泛应用。近年来液晶光子学在太赫兹波段展现出巨大应用前景,本文综述了基于液晶的太赫兹源、可调太赫兹器件和太赫兹探测器的研究进展,探讨了未来液晶太赫兹光子学的发展趋势,如新型铁电向列相、液晶拓扑在太赫兹领域的应用,多模式、多参量的太赫兹波按需产生、调制与探测等。 展开更多
关键词 液晶 太赫兹源 太赫兹器件 太赫兹探测器
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氧化镓单晶在酸碱条件下的腐蚀坑形貌研究
14
作者 高崇 韦金汕 +5 位作者 欧阳政 何敬晖 王增辉 卜予哲 赛青林 赵鹏 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第12期2186-2195,共10页
氧化镓晶体材料由于其优异的性能以及可以用熔体法生长的优势,在功率器件、光电领域有着巨大的潜力。近年来,国内外众多专家也随之开展对氧化镓单晶材料的研究工作,高质量低缺陷的氧化镓单晶材料对后续的外延、器件的制备极其重要。目前... 氧化镓晶体材料由于其优异的性能以及可以用熔体法生长的优势,在功率器件、光电领域有着巨大的潜力。近年来,国内外众多专家也随之开展对氧化镓单晶材料的研究工作,高质量低缺陷的氧化镓单晶材料对后续的外延、器件的制备极其重要。目前,国际上主流的生长方法是导模法,导模法具有生长周期短、尺寸大及生长稳定等优点,然而在晶体缺陷控制方面还有很大的进步空间。本文围绕氧化镓单晶的腐蚀坑形貌,对导模法生长的氧化镓单晶进行加工制样,进行了不同酸碱条件下的腐蚀实验。详细介绍了观察到的不同腐蚀坑形貌,分析了晶体缺陷对腐蚀坑形貌的影响,对今后氧化镓单晶生长机理和晶体缺陷的研究具有重要意义。 展开更多
关键词 氧化镓单晶 导模法 缺陷 腐蚀 腐蚀坑形貌 单晶生长
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Yb∶YAG晶体荧光性能的调控研究 被引量：1
15
作者 罗辉 梁松林 +5 位作者 杨永强 牛瑞华 钱奇 张辉荣 李斌 刘虹刚 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期592-599,共8页
为了对Yb∶YAG晶体荧光性能进行调控以使其更好地应用于高能脉冲型激光器,结合密度泛函理论和晶体场理论,对掺杂调控后的Yb∶YAG晶体的电子结构、光谱学性质进行了理论计算,分析了不同粒子掺杂和占据格位情况下Yb∶YAG晶体的荧光性能,... 为了对Yb∶YAG晶体荧光性能进行调控以使其更好地应用于高能脉冲型激光器,结合密度泛函理论和晶体场理论,对掺杂调控后的Yb∶YAG晶体的电子结构、光谱学性质进行了理论计算,分析了不同粒子掺杂和占据格位情况下Yb∶YAG晶体的荧光性能,并在此基础上计算配方完成晶体生长实验、制备样品进行荧光性能测试验证。结果表明,通过以上过程掌握了Yb∶YAG晶体荧光寿命等参数的调控方法,共掺Cr后的Yb∶YAG荧光寿命可以从1.18 ms降低至0.94 ms。该研究为Yb∶YAG晶体实现高能脉冲激光应用奠定了理论和实验基础。 展开更多
关键词 激光技术 性能调控 第一性原理计算 掺杂改性 晶体生长 荧光测试 Yb∶YAG晶体
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应对未来战争的“光学盾牌”——超大尺寸蓝宝石单晶板材 被引量：1
16
作者 王晓亮 赵鹏 +4 位作者 庄宏岩 丁岩帅 李清连 孙军 黄存新 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第9期1730-1732,共3页
蓝宝石单晶具有优良的力学性能和光学性能,是目前透明装甲的优选材料。导模法能够制备出形状和尺寸都接近目标要求的晶体,可以大幅度降低晶体的生产成本。我们通过自主设计的晶体生长设备,优化晶体生长工艺和热场,成功制备了尺寸为480 m... 蓝宝石单晶具有优良的力学性能和光学性能,是目前透明装甲的优选材料。导模法能够制备出形状和尺寸都接近目标要求的晶体,可以大幅度降低晶体的生产成本。我们通过自主设计的晶体生长设备,优化晶体生长工艺和热场,成功制备了尺寸为480 mm×1200 mm×12 mm的蓝宝石单晶板材,晶坯形状规则,加工去掉表面气泡层后在20 mW He-Ne激光照射下检测,整体无散射。 展开更多
关键词 蓝宝石单晶板材 导模法 超大尺寸 透明装甲
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Ni掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶的光、电特性研究
17
作者 陈绍华 穆文祥 +4 位作者 张晋 董旭阳 李阳 贾志泰 陶绪堂 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第8期1373-1377,共5页
本文使用导模(EFG)法生长了Ni掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶,并通过粉末X射线衍射(PXRD)和劳厄衍射(Laue diffraction)分别验证了其晶体结构和晶体质量。进一步通过紫外-可见-近红外透过光谱及红外透过光谱研究了Ni^(2+)掺杂对β-Ga_(2)O_(3)... 本文使用导模(EFG)法生长了Ni掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶,并通过粉末X射线衍射(PXRD)和劳厄衍射(Laue diffraction)分别验证了其晶体结构和晶体质量。进一步通过紫外-可见-近红外透过光谱及红外透过光谱研究了Ni^(2+)掺杂对β-Ga_(2)O_(3)光学特性的影响,发现其(100)面的紫外截止边为252.9 nm,对应的光学带隙为4.74 eV。此外,阴极荧光(CL)光谱测试结果显示,Ni^(2+)掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶在600~800 nm具有宽带近红外发光特性,有望拓宽β-Ga_(2)O_(3)单晶材料在宽带近红外方面的应用。 展开更多
关键词 氧化镓 宽禁带半导体 光电性能 宽带近红外发光 导模法 Ni掺杂
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Er^(3+),Yb^(3+)∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体的生长、光谱和1.5μm激光性能
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作者 黄建华 吴杰 +3 位作者 黄艺东 林炎富 龚兴红 陈雨金 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第7期1286-1295,共10页
采用提拉法生长了1.85%Er,23.95%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)和1.95%Er,55.73%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)两种晶体(式中Er、Yb浓度为原子数分数)。测量并分析了晶体在室温下的吸收系数谱、上转换荧光谱、发射截面谱、增益截面谱和荧光衰减... 采用提拉法生长了1.85%Er,23.95%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)和1.95%Er,55.73%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)两种晶体(式中Er、Yb浓度为原子数分数)。测量并分析了晶体在室温下的吸收系数谱、上转换荧光谱、发射截面谱、增益截面谱和荧光衰减曲线。1.85%Er,23.95%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体在峰值荧光波长1537 nm处的发射截面、Er^(3+)的4 I 13/2多重态荧光寿命和Yb^(3+)→Er^(3+)的能量传递效率分别为0.54×10^(-20)cm^(2)、9.9 ms和90%;1.95%Er,55.73%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体在峰值荧光波长1537 nm处的发射截面、Er^(3+)的4 I 13/2多重态荧光寿命和Yb^(3+)→Er^(3+)的能量传递效率则分别为0.58×10^(-20)cm^(2)、9.7 ms和93%。基于975 nm半导体激光端面泵浦,在1.85%Er,23.95%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体中实现了97 mW最高功率和27.1%斜效率的1567 nm连续激光输出,在1.95%Er,55.73%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体中实现了93 mW最高功率和17.1%斜效率的1567 nm连续激光输出。 展开更多
关键词 人眼安全1.5μm激光 激光晶体 Er^(3+) Yb^(3+)∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体 提拉法 光谱性能 连续激光性能
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金刚石晶体能带计算与光谱分析
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作者 李海东 申玉 +4 位作者 温雅 张申金 宗楠 薄勇 彭钦军 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期899-916,共18页
金刚石具有高热导率、宽光谱透过范围、大拉曼增益系数和大拉曼频移等优点,已成为拓展波长范围、获得高功率高光束质量新波长的重要拉曼介质。利用第一性原理对金刚石晶格参数、能带结构、态密度、声子谱等进行了计算,系统分析了结构特... 金刚石具有高热导率、宽光谱透过范围、大拉曼增益系数和大拉曼频移等优点,已成为拓展波长范围、获得高功率高光束质量新波长的重要拉曼介质。利用第一性原理对金刚石晶格参数、能带结构、态密度、声子谱等进行了计算,系统分析了结构特征、频谱、能带间隙及电子分布特性。在此基础上,考虑了金刚石的电子运动态以及电场方向对金刚石能带间隙的影响,发现金刚石在<100>晶向最易受电场影响,在<111>晶向最稳定。给出了金刚石晶体的全部本征振动模式和相应频率,分析结果表明泵浦光沿着<110>晶向入射、并沿着<111>晶向偏振时拉曼增益最大。同时讨论了光谱区域内多声子吸收机理,为金刚石拉曼激光效率提升以及波长拓展提供了理论依据。 展开更多
关键词 非线性光学 光谱分析 能带计算 第一性原理 金刚石晶体
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多孔GaN阵列结构的制备及其光电性能
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作者 徐杰 贾伟 +5 位作者 董海亮 贾志刚 李天保 余春燕 张竹霞 许并社 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第9期1405-1413,共9页
以硝酸钠溶液作为腐蚀液,通过电化学和紫外辅助电化学相结合的两步法腐蚀GaN薄膜,制备出了多孔阵列结构。采用扫描电子显微镜(SEM)表征了多孔阵列结构的形貌,结果表明多孔GaN阵列结构排列整齐,孔径分布均匀,其平均孔径为24.1 nm,孔隙密... 以硝酸钠溶液作为腐蚀液,通过电化学和紫外辅助电化学相结合的两步法腐蚀GaN薄膜,制备出了多孔阵列结构。采用扫描电子显微镜(SEM)表征了多孔阵列结构的形貌,结果表明多孔GaN阵列结构排列整齐,孔径分布均匀,其平均孔径为24.1 nm,孔隙密度为3.86×10^(10 )cm^(-2),深度为2μm。利用X射线衍射仪(XRD)和Raman光谱仪表征了多孔GaN阵列的晶体结构,与平面GaN薄膜相比,多孔GaN阵列结构的晶体质量更好,且具有较低的残余应力。使用光致发光(PL)光谱和紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱表征了GaN的光学性能,与平面GaN薄膜相比,多孔GaN阵列结构的光致发光强度和光吸收能力有较大提升。通过电化学工作站对多孔GaN阵列结构的光电性能进行测试,在1.23 V偏压下,多孔GaN阵列结构的光电流是GaN平面结构的约3.36倍,最大光电转化效率ηmax是平面GaN薄膜的约3.5倍。该研究为多孔GaN阵列结构的应用提供了一定的实验数据和理论指导。 展开更多
关键词 氮化镓(GaN) 多孔阵列结构 电化学腐蚀 紫外辅助电化学腐蚀 两步腐蚀法 光电性能
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