First-Principles Calculations of Electronic Structures of New Ⅲ-Ⅴ Semiconductors： BxGa1-xAs and TlxGa1-xAs alloys

We investigate the electronic structures of new semiconductor alloys BxGa1-xAs and TlxGa1-xAs, employing first-principles calculations within the density-functional theory and the generalized gradient approximation. The calculation results indicate that alloying a small TI content with GaAs will produce larger modifications of the band structures compared to B. A careful investigation of the internal lattice structure relaxation shows that significant bond-length relaxations takes place in both the alloys, and it turns out that difference between the band-gap bowing behaviours for B and TI stems from the different impact of atomic relaxation on the electronic structure. The relaxed structure yields electronic-structure results, which are in good agreement with the experimental data. Finally, a comparison of formation enthalpies indicates that the production Tlx Ga1-xAs with TI concentration of at least 8% is possible.     

Design and study of a long-wavelength monolithic high-contrast grating resonant-cavity-enhanced photodetector

Novel construction of a resonant-cavity-enhanced photodetector (RCE-PD) with monolithic high-contrast grating (HCG) is proposed to overcome the difficulty of fabricating a high reflective mirror of RCE-PD at 1 550 nm. In this structure, HCG serves as the top mirror of the RCE-PD, whereas InGaAs serves as a sacrificial layer to achieve monolithic integration. During the bandwidth optimization, the ratio of the thickness of the total intrinsic region and the absorption layer is introduced to realize the simultaneous optimization of the thickness of spacing layers and absorption layer. After structural optimization, the quantum efficiency of the device with diameter of 20 μm is 82% at 1 550 nm, and the 3-dB bandwidth is 34 GHz at a bias of 3 V.     

一种在光纤通信中的偏振稳定系统设计与实现

针对光信号在非保偏环境下传输偏振态随机变化的现象,设计了一种可实时保持信号偏振态稳定的系统,用于光纤通信系统接收端。该偏振稳定系统采用基于偏振跟踪的直接检测方案,使用功率差作为反馈变量,无需高速电路支撑。反馈控制算法采用禁忌-粒子群优化算法,将粒子群算法自适应化并引入禁忌表,形成收敛速度快、不易陷入局部最优值的优质算法。系统硬件实现后,经实验验证了该偏振稳定系统的有效性,且对光信号的调制速率、调制格式透明。     

采用非平行光反馈光路的光栅外腔半导体激光器

提出了输出稳定,调谐范围较大的光栅外腔非平行光反馈半导体激光器结构。这一方案分别在１．５５μｍ和１．３１μｍ半导体激光器上进行了实验室证,在激光器管镀增透膜－端的残余反射率为３％左右时,获得了连续调谐范围大于２１６ＧＨｚ、非连续调谐范围大于８０ｎｍ、模抑制比大于３０ｄＢ、谱线宽度为５０ｋＨｚ,同时输出稳定性显著提高。     

光探测器偏压调制技术的理论研究

为了简化和改善光载无线通信系统,提出了一种光探测器偏压调制技术,利用PIN光探测器(PIN-PD)和单行载流子光探测器(UTC-PD)的输出光电流随偏压变化的特性进行调制.采用光探测器偏置调制技术,光电探测和调制可以在一个光探测器上同时实现.研究表明当入射光功率为2.93dBm时,PIN-PD在10GHz射频副载波上的调制带宽为800 MHz,UTC-PD在150GHz射频副载波上的调制带宽为18.75GHz.调制带宽随入射光功率的增大而增大,当入射光功率为12.93dBm时,UTC-PD在150GHz射频副载波上的调制带宽可达25GHz.调制深度与正弦偏压调制信号的最小值有关.     

硅酸镁锂的有机改性及对Cr(Ⅵ)的吸附特性

采用水热法合成了硅酸镁锂(Laponite), 然后利用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对其进行有机改性, 研究了改性后的有机硅酸镁锂(CTMABL)对Cr(Ⅵ)的吸附特性. 结果表明, 改性后样品的比表面积和孔容积变小而平均孔径增大. CTMABL样品的d₍₀₀₁₎值从改性前的1.23 nm增加到1.79 nm, 表明CTMAB进入Laponite层间. 随着溶液pH值的提高, CTMABL对Cr(Ⅵ)的吸附效率明显下降; pH<8.5时, CTMABL颗粒表面电势为正, 能够与Cr(Ⅵ)阴离子发生静电吸引从而提高吸附效率. 随着固液比增加, 对Cr(Ⅵ)的去除效率迅速上升, 当固液比达到4 g/L后去除效率趋于稳定. 离子强度对Cr(Ⅵ)吸附过程的影响不明显. CTMABL对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学模型, 吸附传质速率受膜扩散和颗粒内扩散过程共同影响. 等温吸附过程符合Langmuir模型, 热力学分析结果表明吸附过程是一个自发的吸热反应. 综合分析认为表面配合作用是主要的吸附机制, 同时静电引力在吸附过程中起到了促进作用.     

次谐波聚束系统固态放大器相位特性

 为研究BEPCⅡ直线加速器次谐波聚束系统使用的两台固态放大器（20 kW/142.8 MHz,10 kW/571.2 MHz）的相位特性,利用基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字测量方法对两台固态放大器的脉内相移和相位稳定度进行了测量。测量系统硬件包括频率综合器、FPGA数字信号处理板和PC;软件部分包括FPGA内部算法、通信及PC端界面程序。该测量系统能真实地反映两台固态放大器的相位特性,为次谐波聚束器的相位补偿提供了参考。     

耦合微环谐振腔光波导有限尺寸效应的优化

对耦合微环谐振腔光波导中的有限尺寸效应进行了研究.在CMROW两端引入抗反射结构,采用数值方法对抗反射中的三个交叉耦合系数进行了优化,消除了透射谱和群时延谱的有限尺寸效应.数值计算得到了弱耦合和强耦合情况下抗反射结构中优化交叉耦合系数的拟合公式,可以直接计算出消除有限尺寸效应时所需的优化参量.     

GaAs/InP低温晶片键合的研究

将硫脲溶液用于GaAs/InP基材料低温晶片键合的表面处理工艺,实现了GaAs/InP基材料间简单、无毒性的低温(380 ℃)晶片键合.并通过界面形貌,解理后断裂面,键合强度及键合界面I-V特性对键合晶片进行了分析.     

Ⅲ-Ⅴ族半导体晶片键合热应力分析

利用结构力学模型并且结合有限元方法,分析了InP/GaAs晶片键合时界面热应力的分布情况,理论分析结果和有限元结果一致,实验也证实了分析结果.最后详细讨论了减小晶片键合热应力的有关因素,对在热处理时提高晶片的键合质量提供一定的理论参考.