砷化镓高速集成电路内部电信号的光探针直接取样

本文介绍了电光取样技术原理报道了砷化镓高速集成电路内部电信号在片直接电光取样测量系统,它的时间分辨率优于20ps,空间分辨率优于3μm.通过对砷化镓共面波导的测量证实该系统可以对砷化镓高速集成电路内部电信号进行在片直接电光取样测量。     

不同生长环境下砷化镓纳米颗粒的应变场模拟

对于埋嵌在薄膜材料中的纳米颗粒,在其生长过程中总是不可避免地伴随着应变场的产生,而这种应变场的分布能反映纳米颗粒的结构变化,纳米颗粒结构与它的物理性能有重要的关系.研究埋嵌在不同薄膜材料中的纳米颗粒生长过程中的应变场分布对于调控纳米颗粒的物理性能有着重要的意义.本文利用有限元算法分别计算了埋嵌在非晶氧化铝薄膜和非晶二氧化硅薄膜材料中的砷化镓纳米颗粒生长过程中的应变场分布.砷化镓纳米颗粒在以上两薄膜材料生长过程中都受到非均匀偏应变作用.对于埋嵌在氧化铝薄膜中的砷化镓纳米颗粒,其生长过程中,纳米颗粒内部受到的应变大于纳米颗粒表面受到的应变;而对于埋嵌在二氧化硅薄膜中的砷化镓纳米颗粒,纳米颗粒内部受到的应变小于纳米颗粒表面受到的应变.选择砷化镓纳米颗粒生长的薄膜材料可以调控纳米颗粒生长过程中的应变场分布,从而进一步调控纳米颗粒的晶格结构和形貌及其物理性能.     

方形格子光子晶体能态密度特性

应用平面波展开法研究砷化镓方形格子光子晶体能态密度的分布情况,得到填充率f随晶格半径a之间的变化对应的能态密度分布,得到砷化镓填充率f=0.20a时归一化频率存在最大光子带隙.研究结果为光子晶体器件的研究提供理论依据.     

模拟太阳光与高空自然光条件下航天用三结砷化镓太阳电池光电性能测量对比

针对航天用三结砷化镓太阳电池的光电性能测量,介绍了太阳模拟器法和高空气球法两种方法。阐述了太阳模拟器法的测量原理和关键量值的溯源路径,基于双光源稳态太阳模拟器和光谱失配分析技术,对航天用三结砷化镓太阳电池的光电性能进行了测量,获得了短路电流、开路电压和最大发电功率等关键参数及相应的温度系数。介绍了高空气球法测量技术,高空氦气球将三结砷化镓太阳电池搭载至海拔35 km以上的高空中,在高空自然太阳光下进行光电性能测量,采集了伏安特性数据及实时温度数据。对高空自然太阳光条件下测得的数据执行温度修正后,与地面太阳模拟器法所得的数据进行对比。结果显示,两种测量方法在短路电流、开路电压和最大发电功率上的最大相对偏差分别为2.61%、2.13%和1.63%,结果具有较好的一致性。     

驱动激光对砷化镓阴极材料的损伤阈值

砷化镓作为优秀的光电发射材料,被广泛应用于制备阴极材料。砷化镓通常用到的驱动激光是532 nm连续波激光,在相同平均功率的情况下比纳秒脉冲激光的峰值功率低很多,因此在有某些超大电荷量的需求时,就不能避免使用高峰值功率激光照射。所以在砷化镓阴极的使用过程中,需要对其损伤阈值进行测量。基于上述背景,首先通过数值计算得到砷化镓材料的激光损伤阈值,再通过软件模拟加以验证,最后结合实验分析比较其差异。其中数值计算结果为17.811 MW/cm2,模拟结果为19 MW/cm2,而实验结果为13.5 MW/cm2。经过合理的分析,认为砷化镓在作为光阴极材料时的损伤阈值会进一步降低。     

半绝缘砷化镓单晶中碳微区分布的研究

通过AB腐蚀（由Abrahams和Buiocchi发明的腐蚀方法，简称AB腐蚀）、KOH腐蚀，经金相显微镜观察、透射电子显微镜能谱分析、电子探针x射线微区分析，对液封直拉法生长的非掺 半绝缘砷化镓单晶中碳的微区分布进行了分析研究.实验结果表明，碳的微区分布受单晶中 高密度位错网络结构的影响.高密度位错区，位错形成较小的胞状结构，且胞内不存在孤立 位错，碳在单个胞内呈U型分布；较低密度位错区，胞状结构直径较大，且胞内存在孤立位 错，碳在单个胞内呈W型分布. 关键词： 半绝缘砷化镓 胞状位错 碳受主     

激光二极管抽运的GaAs被动Q开关Nd∶YVO4激光器

利用固体可饱和吸收体砷化镓 (GaAs)作为被动调Q元件 ,实现了激光二极管抽运平凹腔掺钕钒酸钇(Nd∶YVO4)激光调Q运转 ,详细测量了砷化镓被动调QNd∶YVO4激光输出特性 ,获得脉宽 15ns,重复频率 4 70kHz,光束质量M2 =1.31的激光输出 ,调Q激光运转阈值为 5 0 0mW ,并数值求解了砷化镓被动调Q速率方程 ,讨论了被动调Q机理以及调Q脉冲宽度和脉冲重复频率对抽运速率的依赖关系 ,理论计算结果与实验结果相一致。     

太赫兹片上系统中低温砷化镓薄膜光电导天线的研究

太赫兹时域光谱技术是一种在太赫兹频段内,广泛应用的光谱测量技术。这种技术可以用于许多物质的频谱分析,对于研究化学、半导体与生物分子等领域有着无可比拟的作用。然而用该系统进行样品探测时,受回波的影响频谱分辨率较低;受太赫兹波光斑大小以及待测样品与电磁波相互作用距离长短的影响,样品消耗量较多,并且整个系统的占用空间较大,这些局限性都限制了太赫兹时域光谱系统的进一步发展。为了突破太赫兹时域光谱系统的局限性,设计了一种将太赫兹泵浦区、探测区和传输波导集成到一个硅片上的太赫兹片上系统,该系统不仅能够解决上述系统的局限性,还能够省去样品测量前的光路准直环节,使样品的测量过程更加简便,同时集成化的系统也很大程度上提高了太赫兹波传输的稳定性。在太赫兹片上系统中,泵浦区和探测区的光电导天线是由低温砷化镓和金属电极制成,由于受到太赫兹片上系统的高度集成化和低温砷化镓晶体生长条件的限制,如何制备出低温砷化镓半导体薄膜衬底,并将其转移与键合,是太赫兹片上系统研制过程中的关键环节。首先利用分子束外延（MBE）技术制备出由半绝缘砷化镓、砷化镓缓冲层、砷化铝牺牲层和低温砷化镓层构成的外延片,然后利用盐酸溶液与砷化铝和低温砷化镓反应速度差别较大的原理,将200 nm厚的AlAs牺牲层腐蚀掉,从而得到2 μm厚的低温砷化镓薄膜。为了更加高效并且完整地得到低温砷化镓薄膜,研究了盐酸溶液在不同温度和不同浓度下与AlAs牺牲层的选择性腐蚀速率的关系。给出了低温砷化镓薄膜制备过程中盐酸的最佳体积比浓度和最佳温度,即在73 ℃下13.57%的盐酸溶液中进行砷化铝牺牲层的腐蚀。相比于已有工艺,这种腐蚀方法对实验设备的要求较低并且具有较高的安全性。最后,将单层低温砷化镓薄膜转移键合至硅片上,并制成光电导天线的结构。利用飞秒激光脉冲进行激发探测到太赫兹信号。由此说明,低温砷化镓薄膜的获取、转移与键合工艺能够满足芯片级太赫兹系统的制作要求,这为太赫兹片上系统的进一步研制打下了坚实的基础。     

磷砷化镓黄色发光二极管

采用掺氨砷压法在磷化镓衬底上外延生长掺碲n型的GaAs0.15P0.85:N/GaP材料,制成磷砷化镓黄色发光二极管,测量了其光学和电学性能.讨论了影响器件发光效率的因素.     

光学测量数据的统示分布表示

通过对光学测量中常见的叉线对准以及焦距、曲率半径测量进行大样本数据采集和分析处理,利用实验方法得到常见光学测量数据的分布,并选择Beta分布统示表示多种分布,简化了光学测量中的分布研究.研究结果可以作为贝叶斯统计中的数据先验分布,用于对一般测量进行贝叶斯方法的不确定度评定.     

激光二极管抽运的GaAs被动Q开关Nd：YVO4激光器

利用固体可饱和吸收体砷化镓（GaAs）作为被动调Q元件，实现了激光二极管抽运平－凹腔掺钕钒酸钇（Nd:YVO4）激光调Q运转，详细测量了砷化镓被动调QNd:YVO4激光输出特性，获得脉宽15ns，重复频率470kHz，光束质量M^2=1.31的激光输出，调Q激光运转阈值为500mW，并数值求解了砷化镓被动调Q速率方程，讨论了被动调Q机理以及调Q脉冲宽度和脉冲重复频率对抽运速率的依赖关系，理论计算结果与实验结果相一致。     

门控下InGaAs/InP单光子探测器用于符合测量的时域滤波特性研究

基于砷化镓/磷化铟雪崩光电二极管(InGaAs/InP APD)的半导体单光子探测器因工作在通信波段,且具有体积小、成本低、操作方便等优势,在实用化量子通信技术中发挥了重要作用.为尽可能避免暗计数和后脉冲对单光子探测的影响,InGaAs/InP单光子探测器广泛采用门控技术来快速触发和淬灭雪崩效应,有效门宽通常在纳秒量级.本文研究揭示了门控下单光子探测器可测量的最大符合时间宽度受限于门控脉冲的宽度,理论分析与实验结果良好拟合.该研究表明,门控下InGaAs/InP单光子探测器用于双光子符合测量具有显著的时域滤波特性,限制了其在基于双光子时间关联测量的量子信息技术中的应用.     

太赫兹片上系统中低温砷化镓薄膜光电导天线的研究（英文）

太赫兹时域光谱技术是一种在太赫兹频段内,广泛应用的光谱测量技术。这种技术可以用于许多物质的频谱分析,对于研究化学、半导体与生物分子等领域有着无可比拟的作用。然而用该系统进行样品探测时,受回波的影响频谱分辨率较低;受太赫兹波光斑大小以及待测样品与电磁波相互作用距离长短的影响,样品消耗量较多,并且整个系统的占用空间较大,这些局限性都限制了太赫兹时域光谱系统的进一步发展。为了突破太赫兹时域光谱系统的局限性,设计了一种将太赫兹泵浦区、探测区和传输波导集成到一个硅片上的太赫兹片上系统,该系统不仅能够解决上述系统的局限性,还能够省去样品测量前的光路准直环节,使样品的测量过程更加简便,同时集成化的系统也很大程度上提高了太赫兹波传输的稳定性。在太赫兹片上系统中,泵浦区和探测区的光电导天线是由低温砷化镓和金属电极制成,由于受到太赫兹片上系统的高度集成化和低温砷化镓晶体生长条件的限制,如何制备出低温砷化镓半导体薄膜衬底,并将其转移与键合,是太赫兹片上系统研制过程中的关键环节。首先利用分子束外延(MBE)技术制备出由半绝缘砷化镓、砷化镓缓冲层、砷化铝牺牲层和低温砷化镓层构成的外延片,然后利用盐酸溶液与砷化铝和低温砷化镓反应速度差别较大的原理,将200 nm厚的AlAs牺牲层腐蚀掉,从而得到2μm厚的低温砷化镓薄膜。为了更加高效并且完整地得到低温砷化镓薄膜,研究了盐酸溶液在不同温度和不同浓度下与AlAs牺牲层的选择性腐蚀速率的关系。给出了低温砷化镓薄膜制备过程中盐酸的最佳体积比浓度和最佳温度,即在73℃下13.57%的盐酸溶液中进行砷化铝牺牲层的腐蚀。相比于已有工艺,这种腐蚀方法对实验设备的要求较低并且具有较高的安全性。最后,将单层低温砷化镓薄膜转移键合至硅片上,并制成光电导天线的结构。利用飞秒激光脉冲进行激发探测到太赫兹信号。由此说明,低温砷化镓薄膜的获取、转移与键合工艺能够满足芯片级太赫兹系统的制作要求,这为太赫兹片上系统的进一步研制打下了坚实的基础。     

中能质子在Si和GaAs中导致的非电离能损研究

非电离能损(NIEL)引起的位移损伤效应是空间装置失效的原因之一. 运用改进的Monte Carlo程序SHIELD, 建立了质子的NIEL计算手段, 模拟计算了能量范围在10—400MeV的中能质子在硅和砷化镓中的NIEL的大小和分布.     

GaAs在光通讯波段的超快非线性光学研究

采用Z-扫描和泵浦-探测技术,在光通讯波段对砷化镓(GaAs)单晶进行了非线性动力学以及非线性光学的实验研究.飞秒泵浦-探测实验结果表明,三阶非线性光学效应源于砷化镓单晶对飞秒激光的瞬态双光子吸收,而五阶非线性光学效应源于砷化镓单晶双光子吸收诱导的自由载流子吸收效应.通过Z扫描实验,得到了关于GaAs单晶所有的非线性光学参数,包括双光子吸收系数、三阶非线性折射系数、双光子吸收诱导的自由载流子吸收截面以及双光子吸收诱导的自由载流子折射截面.结果表明,砷化镓单晶在制造光限幅器件和光电探测器方面具有良好的发展前景.     

基于CT算法的束团横向相空间测量

精确测量束团的发射度和横向相空间, 在高亮度电子束的产生和应用中具有重要意义. 传统测量方法在测量发射度时需要对束团在相空间内分布进行初始假设, 且只能给出相椭圆的twiss参数;基于CT(computerized tomography)算法的束团横向相空间测量方法无需先验假设, 能给出粒子在相空间内的真实分布, 测量结果更为精确. 介绍了基于CT算法的束团横向相空间测量的原理和初步实验结果, 并与四极透镜扫描法测量的结果进行了比较.     

声脉冲法空间电荷测量系统的研究

气体中空间电荷的分布与电晕放电的机理紧密相关, 获取电晕放电过程中空间电荷分布对深入研究电晕放电起始、自持过程有着重要作用, 但是如何准确获得电晕放电过程中的空间电荷分布一直是国际上尚未解决的难题. 本文基于声脉冲法提出一种电场信号解耦算法, 推导了空间电荷在声场中被调制产生的电场信号与声脉冲信号和空间电荷密度之间的数值关系, 讨论了不同测量情况下声发射系统的设计要求; 搭建了一套可用于实时测量针板电极电晕放电空间电荷分布的非接触式测量系统, 该系统主要包括声脉冲发生模块、空间电荷模块及电场信号解耦算法模块. 运用该系统实现了声脉冲激发作用下电场信号的测量, 通过提出的电场信号解耦算法得到了空间电荷密度, 对其测量结果与电晕电流法测量结果进行比较, 验证了电场信号解耦算法的有效性. 该算法可以应用于空间电荷一维、二维和三维测量系统中.     

用砷化稼霍尔元件测量低温磁场

本文介绍了砷化镓霍尔元件在4.2K下的实验结果.它在超导磁场下有较高灵敏度、重复性、低线性误差,所以可以用于测量高磁场和作为低温高斯计的探头.     

国内多孔硅研究近况

 硅和砷化镓的电子结构不同.前者属于间接带隙半导体,电子在价带和导带间的跃迁需要伴随声子的吸收或发射;而砷化镓属于直接带隙半导体,电子可以直接在价带和导带间跃迁.正是由于这个原因,砷化镓的发光效率远远大于硅.目前半导体光电器件均由砷化镓等直接带隙半导体制成.多孔硅是在单晶硅表面上制成的厚度约1-10μm的薄膜,其中含有百分之几十的孔隙,孔隙的横向直径很小,其量级为10nm,而高度可达μm量级.多孔硅在硅器件上有一定的应用前景.多年来不断有论文发表.     

连续激光辐照对三结砷化镓电池散射光谱的特性影响

太阳能电池作为一种高效的光电转化器,被广泛地应用于光伏发电系统中。激光作为一种高亮度光源辐照电池时,会导致其出现损伤,可利用电池的表面散射光谱特性,对其损伤程度进行判别。通过目标表面散射光谱测量系统,对激光辐照后的三结砷化镓电池散射光谱进行测量,并计算双向反射分布函数(BRDF)。其中测量系统主要由FX 2000和NIR 17型光纤光谱仪组成,针对电池表面的强镜反射特性,在实验中采用了入射角和反射角为30°的测量几何模型。原始三结砷化镓太阳能电池的结构主要包括减反射膜DAR层、顶电池GaInP层、中电池GaAs层和底电池Ge层,其散射光谱特征包括可见光谱段(500～900 nm)的吸收特性及近红外谱段(900～1 200 nm)的类周期振荡特性,在对连续激光辐照损伤后电池的光谱特性进行实验测量后,得到了损伤电池光谱BRDF的变化,并结合基于薄膜干涉理论的电池散射光谱模型,对各膜层损伤后的特征进行了分析。结果表明：DAR层的主要作用是降低光谱反射能量,对光谱曲线的特性影响较小;Ge层对光谱曲线形状基本无影响;电池散射光谱吸收和干涉等特征主要由GaInP层和GaAs层所引起,其中,GaIn...