基础实验题A:液体的表面张力系数测量

介绍了第5届全国大学生物理实验竞赛基础实验题A的实验内容,给出了参考解答,并分析了竞赛结果.基础实验题A涵盖毛细管法和最大泡压法测量液体的表面张力系数2部分,分5道试题.毛细管法和最大泡压法在理论上具有相似性,毛细管法从液体的表面张力系数的定义出发,引导学生从最基础的层面上理解液体表面张力系数的定义,从而自拟实验方案,自组实验器材进行实验测量;最大泡压法考查学生举一反三的学习能力,在相似的理论下自拟、自组实验.试题整体考查了学生对理论知识的理解运用能力以及基本的实验操作能力.     

Effect of Small-Angle Scattering on the Integer Quantum Hall Plateau

A GaAs/AlGaAs two-dimensional electron gas （2DEG） structure with the high mobility of μ2K= 1.78 × 10^6 cm^2/Vs has been studied by low-temperature Hall and Shubnikov de Hags （SdH） measurements. Quantum lifetimes related to all-angle scattering events reduced from 0.64 ps to 0.52 ps after i11uminating by Dingle plots, and transport lifetimes related to large-angle scattering events increasing from 42.3ps to 67.8ps. These results show that small-angle scattering events become stronger. It is clear that small-angle scattering events can cause the variation of the widths of the quantum Hall plateaus.     

量子点红外探测器的特性与研究进展

半导体材料红外探测器的研究一直吸引人们非常广泛的兴趣．以量子点作为有源区的红外探测器从理论上比传统量子阱红外探测器具有更大的优势．文章讨论了量子点红外探测器几个重要的优点，包括垂直入射光响应、高光电导增益、更低的暗电流、更高的响应率和探测率，等等．此外，报道了量子点红外探测器研究中一些最新的实验结果．在此基础上，分析了现存问题，并提出了进一步提高器件性能的几种可能途径．     

近化学计量组分掺铒铌酸锂晶体光学特性研究

用气相输运平衡技术成功地制备出了近化学计量组分的Er∶LiNbO₃晶体,系统 地研究了该 晶体的吸收边移动、可见—红外透射谱、荧光光谱的物理特性.与同成分Er∶LiNbO_{3晶体 相比, 近化学计量组分Er∶LiNbO3晶体的吸收边出现了“蓝移”;OH^{-吸收带明显减弱 ;在可见—近红外波段呈现出更高的透过率;同时Er3+离子的发光强度也明显 提高. 这些结果表明近化学组分的Er∶LiNbO关键词： 近化学组分掺铒铌酸锂晶体 -}吸收带')" href="#">OH^-吸收带 透射谱 荧光光谱}     

不同浓度Sn4+离子掺杂TiO2的结构、性质和光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备出纯TiO₂和不同浓度Sn⁴⁺离子掺杂的TiO₂光催化剂(TiO₂-Snx%, x%代表Sn⁴⁺离子掺杂的TiO₂样品中Sn⁴⁺离子摩尔分数). 利用X 射线衍射(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)和表面光电压谱(SPS)确定了TiO₂-Snx%催化剂的晶相结构和能带结构, 结果表明: 当Sn⁴⁺离子浓度较低时, Sn⁴⁺离子进入TiO₂晶格, 取代并占据Ti⁴⁺离子的位置, 形成取代式掺杂结构(Ti_1-xSn_xO₂), 其掺杂能级在导带下0.38 eV处; 当Sn⁴⁺离子浓度较高时, 掺入的Sn⁴⁺离子在TiO₂表面生成金红石SnO₂, 形成TiO₂和SnO₂复合结构(TiO₂/SnO₂), SnO₂的导带位于TiO₂导带下0.33 eV处. 利用瞬态光电压谱和荧光光谱研究了TiO₂-Snx%催化剂光生载流子的分离和复合的动力学过程, 结果表明, Sn⁴⁺离子掺杂能级和表面SnO₂能带存在促进光生载流子的分离, 有效地抑制了光生电子与空穴的复合; 然而, Sn⁴⁺离子掺杂能级能更有效地增加光生电子的分离寿命, 提高了光生载流子的分离效率, 从而揭示了TiO₂-Snx%催化剂的光催化机理.     

飞秒激光刻写铌酸锂光波导的实验研究

研究了飞秒激光加工参量对刻写质量的影响,分析了激光能量吸收的多光子效应,测试了刻写通道的传输特性.实验结果表明,激光刻写的通道具有良好的波导特性：当激光脉冲能量在20 μJ左右,扫描速度在300 μm/s～400 μm/s之间时,刻写通道的传输损耗小于1 dB/cm,低于晶体的传输损耗,其原因是激光诱导锂离子的扩散引起了晶体内部局部折射率的增加.     

固态源分子束外延法生长InGaP/GaAs异质结构的热力学分析

本文建立了采用分子束外延法制备InGaP/GaAs异质结构的热力学模型,其中考虑了两个重要的因素,由晶格失配引起的内在应力和InP的脱附.所得到的模型与现有实验结果匹配较好.该模型的实验结果表明在InGaP的生长过程中,生长温度,In/Ga束流比及合金组分之间的相互关系,同时也与实验数据相吻合.该模型对于其他气相沉积生长方式也具有一定的适用性.     

InxGa1-xAs/GaAs量子阱应变量对变温光致发光谱的影响

利用变温光致发光(PL)研究了In0.182Ga0.818As/GaAs应变及应变补偿量子阱在77～300 K温度范围内的发光特性.随着温度T的升高,PL峰位向低能方向移动.在应力作用下In0.182Ga0.818As/GaAs量子阱的价带顶轻空穴带和重空穴带发生了劈裂.通过理论计算推导应变随温度变化对InxGa1-x...     

低阈值温度调谐PPMgLN红外光参量振荡

研究了温度调谐下周期极化镁掺杂铌酸锂晶体的红外光参量振荡特性。采用外电场短脉冲极化技术,在大小为7.0mm×50.0mm×1.0mm的Z切高镁掺杂(摩尔分数0.05)铌酸锂上制备出了准相位匹配光学微结构器件,极化周期为30.0μm。以输出波长为1064nm的声光调QNd:YAG固体激光器作为基频泵浦光开展了光参量振荡研究。实验表明:泵浦该PPMgLN晶体,实现了室温下低阈值红外光参量振荡产生,阈值功率仅为45mW(重复频率1kHz)。在泵浦输入功率为225mW时,有36mW信号光输出,转换效率达到16.0%,通过调谐晶体温度(20~180℃),获得了调谐范围为1503~1550nm波段的OPO信号光,实现了低阈值可调谐红外光的稳定输出。     

InP同质外延的不稳定生长:小丘的形成

用原子力显微镜研究了在不同的条件下采用固态磷源分子束外延技术生长的InP同质外延薄膜的表面形貌。在样品的表面观察到不稳定三维岛状生长。其主要原因有两种,第一种是生长温度较低时,由于吸附原子受到附加的ES台阶边垒的阻碍作用,使扩散运动不能向台阶下面运动,而在台阶上面形成小丘,第二种是生长温度较高或V/III较低时,因生长中缺磷造成In的堆积而产生。在合适的生长条件下,可获得了光滑的2D层状生长。