波段外10.6 μm激光辐照下光导型HgCdTe探测器的电学响应

 利用描述半导体内热载流子效应的１维能量平衡模型,对波段外10.6 μm激光辐照下光导型HgCdTe探测器的电学响应进行了数值模拟。结果表明：在激光开始辐照和停止辐照瞬间,探测器电阻的快速变化是由载流子温度的迅速变化引起的;在激光辐照过程中以及激光停照后,探测器电阻的缓慢变化是由晶格温度的缓慢变化进而导致载流子温度发生缓慢变化所致。模拟结果与对实验曲线的定性分析得出的结论一致。     

激光辐照PC型HgCdTe探测器的实验研究

 分别用连续波1.319μm激光和10.6μm激光辐照PC型HgCdTe红外探测器时，得到了不同辐照光功率密度下，探测器输出的一系列实验结果。给出了在波长为1.319μm的波段内激光辐照下PC型HgCdTe探测器的饱和阈值；用波长为10.6μm的波段外CO₂激光辐照探测器时，发现了一些与波段内激光辐照探测器时大不相同的实验现象；对实验结果进行了分析。简要总结了PC型HgCdTe探测器对于波段内和波段外激光辐照的响应机制。     

双光束组合激光辐照光导型CdS光电探测器的实验研究

为研究波段内和波段外组合激光对光导型光电探测器的辐照效应,实验采用532nm(波段内)和1319nm(波段外)双光束组合连续激光辐照光导型CdS光电探测器,分别改变两束激光的辐照功率,得到探测器的电压响应曲线。实验结果表明,光电探测器对波段内和波段外激光都有响应,但在激光开始和停止辐照瞬间探测器对两束激光的响应电压刚好相反。探测器对波段外激光的电压响应随线性工作区间内的波段内激光功率升高而增大;随着波段内激光趋于饱和,对波段外激光的响应电压近似指数级下降。分析认为,光电探测器对波段外激光的响应为光激发热载流子效应,是由自由载流子吸收激光能量产生带内跃迁引起的;波段内激光辐照影响探测器对波段外激光的吸收系数。     

GaInP材料生长及其性质研究

用常压MOCVD在半绝缘GaAs衬底上生长了Ga_xIn_1-xP(x=0.476～0.52)外延层,对外延层进行了X光双晶衍射、Hall和光致发光(PL)测试.77K下电子迁移率达3300cm²/V.s(浓度为1.4×10¹⁶cm^-3).载流子浓度随生长温度升高,随Ⅴ/Ⅲ比的增大而降低,并提出P空位(V_p)是自由载流子的一个重要来源,17KPL谱中,Ga_0.5In_0.5P(Tg=650℃,Ⅴ/Ⅲ=70)的峰能为1.828eV,半峰宽为19meV.另外,在1.849eV处还有一较弱的峰,GaInP峰能和其计算的带隙最大相差113meV,这可能与GaInP中杂质或缺陷以及其中存在有序结构有关.     

激光超声技术测量高温下蓝宝石单晶的弹性模量

利用纳秒激光脉冲所激发的超声纵波, 非接触地测量了蓝宝石单晶沿c轴方向的弹性模量 C₃₃随温度的变化关系. 结果表明, 在室温到1000 ℃ 的范围内, 蓝宝石的弹性模量C₃₃随温度T的升高而减小, 两者之间近似呈如下二次关系: C₃₃ = - 1.541× 10^-5T² - 0.021T + 498.3. 由于该方法利用激光烧蚀效应激发出了强度很大的纵波, 因此对弹性模量的测量具有较高的精度, 估算C₃₃的测量误差不超过0.1%.     

光导型HgCdTe光电探测器对双波段组合激光辐照动态响应的数值模拟

采用数值方法,考虑波段内激光的本征载流子带间跃迁吸收和波段外激光的自由载流子带内跃迁吸收的光吸收机制,以及器件温升对载流子寿命、浓度、迁移率和光吸收系数等材料参数的影响,通过求解粒子数平衡方程和热传导方程的联立方程组,研究了PC型HgCdTe光电探测器在波段内和波段外双光束组合激光辐照下的动态响应过程.计算结果证实了探测器对波段内和波段外激光的电压响应方向相反;结果显示探测器对波段外激光的反向电压响应随波段外激光功率升高迅速增大,线性区间的波段内背景光辐照使波段外光响应迅速增大,随波段内激光使探测器趋于饱和,波段外光响应逐渐减小.     

光伏半导体器件对能量小于禁带宽度光子的响应机理研究

利用光子能量为0.12 eV的10.6 μm连续激光分别辐照了禁带宽度为0.91和0.33 eV的光伏碲镉汞探测器. 实验表明,激光辐照下禁带宽度为0.91 eV的探测器输出正电压,而禁带宽度为0.33 eV的探测器对激光的响应方向却与之相反. 为了研究此现象,利用功率密度一定的10.6 μm激光辐照不同开路电压状态下禁带宽度为0.91 eV的探测器,实验结果证实初始开路电压是产生输出电压反向现象的原因. 对这一机理进一步分析发现,光伏探测器在光子能量小于禁带宽度的激光辐照下,其开路电压是热激发载流子导致的热生电动势和自由载流子吸收导致的晶格热效应共同决定的. 关键词： 能量小于禁带宽度的光子 光伏碲镉汞探测器 热生电动势 晶格热效应     

18 MeV质子辐照对TiNi形状记忆合金R相变的影响

 研究了用HZ-B串列加速器的18MeV质子辐照对TiNi形状记忆合金R相变的影响，辐照在奥氏体母相状态下进行。示差扫描量热法（DSC）表明，辐照后R相变开始温度T^s_R和逆马氏体相变结束温度T^f_A随辐照注量的增加而降低。当注量为1.53×10¹⁴/cm²时，T^sR和T^f_A分别下降6K和13K，辐照未引起R相变结束温度T^s_R和逆马氏体相变开始温度T^f_A的变化。表明辐照后母相(奥氏体相)稳定。透射电镜（TEM）分析表明辐照后没有引起合金可观察的微观组织变化。辐照对R相变开始温度T^s_{R和逆马氏体相变结束温度Af的影响可能是由于质子辐照后产生了孤立的缺陷团，形成了局部应力场，引起晶格有序度的下降所造成的。}     

Co掺杂对铁磁金属La0.8Sr0.2MnO3磁电阻影响机理

通过对La_0.8Sr_0.2Mn_1-yCo_yO₃(y≤02)饱和磁矩和输运的测量,研究了Co对La_0.8Sr_0.2MnO₃的磁电阻影响机制.结果表明,在La_0.8Sr_0.2Mn_1-yCo_yO₃（y≤02）中Co³⁺离子是低自旋态.由于Mn³⁺—O—Co³⁺—O—Mn³⁺类型的磁交换与Mn³⁺-Mn⁴⁺离子间双交换作用相比较弱,Curie温度T_C附近的磁电阻随着Co掺杂量的增加而降低.与此相反,由于Co²⁺离子与e_g巡游电子的反铁磁交换耦合作用,低温区间的磁电阻随着Co掺杂量的增加而升高.     

波段外10.6μm激光辐照中红外PV型HgCdTe光电探测器机理分析

用波长为10.6μm的波段外连续波激光辐照PV型HgCdTe中红外光电探测器,得到了不同辐照功率密度下探测器的响应输出随激光功率密度变化的一系列实验结果。观察到探测器对波段外激光的电压响应方向与波段内激光的电压响应方向相同,随波段外激光功率密度升高,探测器的电压响应值先增大后减小。分析认为:该现象是由于探测器材料的弱吸收和基底材料的强吸收在不同时刻产生的不同的温度梯度,与材料的整体温升共同作用的结果。该温度梯度在探测器内产生温差电动势,而热激发的电子空穴对在温度梯度的作用下定向运动被结电场分离,产生热生电动势,热生电动势是波段外激光辐照下PV型探测器中电动势产生的主要机制。     

光导开关非线性导通时的载流子累加效应

利用半导体激光器作为触发源,对砷化镓光导开关进行了实验研究,重点研究了载流子累加效应对开关输出特性的影响。实验结果表明,光导开关的导通机制与内部载流子数的多少直接相关,当开关中的载流子数积累到雪崩碰撞电离条件,开关就会发生非线性导通。采用低能量光脉冲序列触发光导开关,获得了高功率输出,降低了开关非线性导通时的触发光能和偏置电压,对于光导开关的应用具有重要意义。     

光伏型光电探测器的激光软损伤机制

 对激光辐照功率密度高于探测器饱和阈值而低于其破坏阈值（中等功率的激光）时光伏型光电探测器的软损伤进行了理论研究，提出了一种新机制。当激光辐照功率密度超过探测器的饱和阈值以后，载流子的带间跃迁达到深度饱和，在半导体内产生热载流子且热载流子的温度高于晶格的温度，从而导致了光伏型光电探测器的电压输出信号随着辐照光功率密度的增加而下降直到零压输出的现象。对激光辐照下光伏型HgCdTe探测器的输出信号进行了模拟计算，结果表明，辐照光功率密度处于一定范围内探测器的输出信号随着辐照光功率密度的增加而逐步下降，甚至接近于零，与实验结果相符合。     

半绝缘GaAs光电导开关体内热电子的光电导振荡特性

用波长为532 nm、脉冲宽度为5 ns的超短激光脉冲触发电极间隙为4 mm的半绝缘GaAs光电导开关,开关偏置电压从500 V开始以步长50 V逐渐增加,直到开关出现非线性电脉冲输出.研究表明,线性和非线性电脉冲波形均呈现出在经历一个主脉冲之后,其后跟随几个幅值较小且具有周期性和不同程度的减幅振荡.分析了开关体内载流子（热电子）的微观状态和输运过程,在直流偏置电场作用下,开关体内的热电子在电子-电子、电子-声子相互作用过程中,当它们的弛豫时间大于载流子的寿命时, 光电子的输运可通过迁移率变化引起光电导振荡, 这是开关输出电脉冲出现振荡的原因. 关键词： 光电导开关 热电子 弛豫 光电导振荡     

TEA-CO2激光辐照HgCdTe图像传感器的实验研究

利用TEA-CO₂激光对碲铬汞(HgCdTe)图像传感器的干扰和损伤现象进行了实验研究,分析了干扰和损伤机理。探测器上激光能量密度小于255 mJ/cm2时,饱和像素仅出现在光斑区域,激光能量密度为425.8 mJ/cm2时,像素被损伤,观察到了弥散斑和暗环等现象。建立了探测器的激光辐照模型,计算了探测器的温升,讨论了温升与载流子浓度、迁移率的关系。分析认为,弥散斑的出现是探测器升温产生的热激发载流子浓度扩散所致,暗环的出现是迁移率与载流子浓度扩散共同作用的结果,像素的损伤则是因为温升导致汞的析出。     

激光二极管触发光导开关实验研究

介绍了利用大功率半导体激光二极管触发3 mm间隙GaAs光导开关、产生非线性电脉冲输出的实验,激光二极管输出功率为70 W,上升前沿约20 ns,脉冲半高宽（FWHM）约40 ns。随着开关两端偏置场强增加,输出电压也线性增加,当偏置场强超过一定阈值,增至约2.53 kV/mm时,经过一个较小的电压峰值和时间延迟后,输出电压急剧增加,产生雪崩现象。实验结果表明:GaAs开关非线性输出的产生与载流子聚集和碰撞电离有关,偏置电场的提高增加了开关芯片中载流子聚集数量,加剧了碰撞离化程度,从而使开关从线性模式进入雪崩模式。     

Photoconductive multi-layer graphene photodetectors fabricated on etched silicon-on-insulator substrates

Recently, graphene-based photodetectors have been rapidly developed. However, their photoresponsivities are generally low due to the weak optical absorption strength of graphene. In this paper, we fabricate photoconductive multi-layer graphene(MLG) photodetectors on etched silicon-on-insulator substrates. A photoresponsivity exceeding 200 A·W-1is obtained, which enables most optoelectronic application. In addition, according to the analyses of the high photoresponsivity and long photoresponse time, we conclude that the working mechanism of the device is photoconductive effect. The process of photons conversion into conducting electrons is also described in detail. Finally, according to the distinct difference between the photoresponses at 1550 nm and 808 nm, we estimate that the position of the trapping energy is somewhere between 0.4 e V and 0.76 e V, higher than the Fermi energy of MLG. Our work paves a new way for fabricating the graphene photoconductive photodetectors.     

InN的光致发光特性研究

研究了利用金属有机化学气相淀积生长的氮化铟薄膜的光致发光特性. 由于氮化铟本身具有很高的背景载流子浓度, 费米能级在导带之上, 通过能带关系图以及相关公式拟合光致发光图谱可以得到生长的氮化铟的带隙为0.67 eV, 并且可以计算出相应的载流子浓度为n=5.4×10¹⁸ cm^-3, 从而找到了一种联系光致发光谱与载流子浓度两者的方法. 另外通过测量变温条件下氮化铟的发光特性, 研究了发光峰位以及发光强度随温度的变化关系, 发现光致发光强度随温度的升高逐渐降低, 发光峰位随温度的升高只是红移, 并没有出现"S"形的非单调变化, 这种差异可能是由于光致发光谱的半高宽过高导致, 同时也可能与载流子浓度以及内建电场强度有关. 关键词： 氮化铟 金属有机化学气相淀积 光致发光 载流子浓度     

大孔径光电导天线产生高功率窄带宽THz辐射特性分析

从大孔径光电导天线产生THz辐射的饱和理论出发，考虑了载流子的瞬变迁移率.分析了脉冲序列激发大孔径光电导天线产生高功率窄带宽THz辐射的特性.对比了单个光脉冲和序列光脉冲激发SI-GaAs和LT-GaAs光电导天线的饱和特性.分析表明，采用序列光脉冲激发载流子寿命小于光脉冲间隔的光电导天线时，可以克服大孔径光电导天线的饱和特性，产生高峰值功率的窄带THz辐射.     

光导开关中的感生电流与传导电流

利用数值方法对线性条件下横向光电导开关的感生电流和传导电流进行了计算和比较.结果表明在特定的实验条件下，感生电流才会对输出电脉冲产生较大的影响.分析了超快光电导开关在不同实验条件下传导电流与位移电流对输出电脉冲的影响.根据该结论，给出非线性模式下，光电导开关电脉冲超快上升沿小于载流子以饱和速度在电极间渡越所需时间的现象. 关键词： 光电导开关 传导电流 位移电流