碱锑光电阴极光电发射特性的Monte-Carlo数值模拟

基于非直接跃迁模型,用Monte-Carlo方法模拟了光电子在K₂CsSb光电阴级中的输运过程,得到了和实验结果较为一致的量子产额谱、电子能谱及阴极的时间响应特性.K₂CsSb的时间响应特性计算表明薄阴极的时间响应半宽度在20～100fs左右.文中还计算了K₂CsSb阴极的导带和价带态密度.     

利用紫外透射光谱研究透射式GaN光电阴极的材料结构及光学特性

GaN紫外光电阴极是近年发展起来的一种高性能真空紫外探测器件,其中透射式结构作为光电阴极实际应用的工作模式,其多层结构参数及光学特性对阴极的最终光电发射性能有着重要的影响.测试了透射式GaN阴极材料的紫外透射光谱,通过建立透射式GaN阴极样品的透射模型,得到了GaN阴极样品的薄膜厚度、光学吸收系数与透射谱之间的函数关系.计算得到的GaN外延材料的厚度与实际值误差小,吸收系数与已发表数据一致,表明紫外透射光谱法能够准确地实现透射式GaN阴极材料结构及光学特性的评估.     

MgB2各向异性光学性质的第一性原理研究

使用密度泛函第一性原理研究了超导体MgB2单晶各向异性的光学性质.在描述光学性质的基本理论和计算方法的基础上,计算了MgB2的光电导谱、反射谱以及电子能量损失谱,并通过MgB2的各个原子分解态密度图对所得到的反射谱和损失谱的各个谱峰做了详尽地分析.从光电导谱上来看,x方向与z方向有着很大差别,而在反射谱与电子能量损失谱中,x方向与z方向的特征峰位置都是相互符合的.从光导谱来看,沿x方向的第一个带间吸收峰出现在20000 cm-1处,而沿z方向出现在40000 cm-1处.考虑到温度效应对其光学性质的影响,在计算光学矩阵元时加入Lorentz展宽δ=0.10 eV.计算结果和最近实验结果有比较好的一致,只是带间吸收谱峰位置和实验之间存在约1000cm-1(～0.124 eV)的差别.总体上该研究的计算结果从定性上和定量上都与最新各向异性光电导实验结果在误差范围内符合很好.     

Fe掺杂GaN光电特性的第一性原理研究

基于密度泛函理论体系,计算了本征GaN材料和12.5%的Fe掺杂GaN体系的光电特性,分析了晶体结构、能带结构和电子态分布、介电函数、吸收系数、折射率、反射率、能量损失谱和消光系数,从理论上讨论了掺杂对体系光电特性的影响.计算所得理想GaN的禁带宽度为3.41 eV,Fe的重掺杂体系明显变窄,为3.06 eV,但仍为直接带隙半导体.本征GaN材料与Fe掺杂GaN体系的静态介电常数为5.74和6.20,折射率为2.39和2.48,能量损失最大值在20.02 eV和18.96 eV,最大吸收系数能量均在13.80 eV左右.计算结果为Fe掺杂GaN高压光电导开关材料及器件的进一步研究提供了有力的理论依据和实验支持.     

场助InP／InGaAsP／InP半导体光电阴极异质结能带的计算

采用双曲型的渐变函数,同时考虑加偏压时引起的阴极表面空间电荷区的变化,对场助InP/TnGaAsP/InP半导体光电阴极异质结的能带结构进行了详细的分析和计算,得到了在不同材料参数时,异质结能带结构的分布曲线.计算结果指出了达到理想的异质结传输效率时,发射层的厚度和掺杂浓度、吸收层的掺杂浓度、异质结界面处渐变区宽度以及场助偏压应满足的条件.它有助于场助半导体光电阴极的结构设计和材料参数的选择.     

插入生长AlGaAs薄膜对InAs量子点探测器性能的影响

利用分子束外延生长获得的两个InAs量子点样品制备了n型的量子点红外探测器.对于其中一个器件，在InAs量子点有源区的底部和顶部分别插入生长了AlGaAs势垒层.利用透射电阻显微技术研究了两个样品的结构特性；利用光致发光光谱和光电流谱研究了两个器件的光电性质.实验结果表明，AlGaAs层的插入对器件的探测性质有显著的影响.利用有三维效质量近似模型的计算结果，指认了带内光电流谱中峰结构的起源.     

阻挡杂质带红外探测器中的界面势垒效应

通过变温暗电流和变偏压光电流谱实验对阻挡杂质带红外探测器的跃迁机理和输运特性进行了研究. 结合器件能带结构计算的结果, 证明了在阻挡杂质带红外探测器中主要由导带底下移效应引起的界面势垒的存在. 提出了阻挡杂质带红外探测器的双激发工作模型, 并从变偏压光电流谱中成功地分离出了与这两种物理过程所对应的光谱峰, 进一步证实了器件的能带结构. 研究了界面势垒效应对阻挡杂质带红外探测器的光电流谱、响应率和内量子效率的影响. 研究表明, 考虑进界面势垒效应, 计算得到的器件响应率与实验值符合得很好. 同时发现阻挡杂质带红外探测器中内建电场的存在等效降低了发生碰撞电离增益所需的临界电场强度.     

插入生长AlGaAs薄膜对InAs量子点探测器性能的影响

利用分子束外延生长获得的两个InAs量子点样品制备了n型的量子点红外探测器.对于其中一个器件,在InAs量子点有源区的底部和顶部分别插入生长了AlGaAs势垒层.利用透射电阻显微技术研究了两个样品的结构特性;利用光致发光光谱和光电流谱研究了两个器件的光电性质.实验结果表明,AlGaAs层的插入对器件的探测性质有显著的影响.利用有三维效质量近似模型的计算结果,指认了带内光电流谱中峰结构的起源. 关键词： InAs 量子点 AlGaAs薄膜 光致发光光谱 有效质量近似模型     

磁控溅射铂抑制镀银表面的二次电子发射

降低表面的二次电子产额是抑制微波部件二次电子倍增效应和提升功率阈值的有效途径之一,目前主要采用在表面构造陷阱结构和沉积非金属薄膜的方法降低二次电子产额,其缺点是会改变部件的电性能.针对此问题,采用在表面沉积高功函数且化学惰性的金属薄膜来降低二次电子产额.首先,采用磁控溅射方法在铝合金镀银样片表面沉积100 nm铂,测量结果显示沉积铂后样片的二次电子产额最大值由2.40降至1.77,降幅达26%.其次,用相关唯象模型对二次电子发射特性测量数据进行了拟合,获得了在40-1500 eV能量范围内能够准确描述样片二次电子产额特性的Vaughan模型参数,以及在0-50 eV能量范围内能够很好地拟合二次电子能谱曲线的Chung-Everhart模型参数.最后,将获得的实验数据和相关拟合参数用于Ku频段阻抗变换器的二次电子倍增效应功率阈值仿真研究,结果表明通过沉积铂可将部件的功率阈值由7500 W提升至36000 W,证实了所提方法的有效性.研究结果为金属材料二次电子发射特性的研究提供实验数据参考,对抑制大功率微波部件二次电子倍增效应具有参考价值.     

圆柱腔体光电输运的蒙特卡罗模拟

应用三维并行蒙特卡罗程序JMCT, 计算了特征温度分别为1, 3, 5, 8keV的黑体谱X射线入射到铝、二氧化硅、金的表面的背散射光电产额和电子能谱, 并与文献结果进行对比, 验证了程序的正确性, 进而针对系统电磁脉冲(SGEMP)研究中的典型几何结构——金属圆柱腔体, 模拟计算了其在黑体谱X射线照射下的光电输运过程, 用温度为1keV、注量为1J/m²的黑体谱X射线平行照射圆柱腔侧面, 半个侧面发射光电子, 计算得出了和方位角相关的不同面上发射光电子的光电产额、能谱分布和角分布, 结果表明掠入射的X射线会产生更高的光电产额; 光电子的发射角分布都基本符合余弦角分布的规律。     

GaN 光电阴极的研究及其发展

GaN 光电阴极的理论研究主要集中在量子产额、电子能量分布和表面模型三个方面.国内对 GaN 光电阴极的研究尚处于起步阶段,存在基础理论不太明确、关键制备工艺欠成熟的问题.重点探讨了 GaN 光电阴极在发射机理、材料生长、表面净化、激活工艺的优化、变掺杂结构设计和稳定性等方面的研究动向、存在的相关问题及应采取的措施.根据实验结果提出了制备GaN光电阴极的可行性工艺流程. 关键词： GaN 光电阴极 发展     

X射线光电发射材料

分析Ｘ射线光电效应的特点,讨论俄歇电子和二次发射电子的产生机理。从“自由原子”模型出发,在理论上探讨Ｘ射线光电发射的原理,建立Ｘ射线光电发射的初步理论模型,讨论影响Ｘ躬一光电发射量子产额的几个特性参数,并对两上国际上常用的绝缘材料进行了计算,在此基础上提出了具有较高量子产额的全新硬Ｘ射线光电阴极模型。     

非对称结构对黑磷烯器件电子输运的影响

利用不同宽度的锯齿型黑磷烯纳米带构建了非对称结构的纳米器件.第一性原理计算结果表明,非对称结构器件I-V曲线展现表现出整流效应,最大整流比达到1.01×10~6.器件的不同非对称结构导致了不同整流行为.我们通过传输谱和透射本征态讨论得到,器件中心区域和电极的耦合变化导致了本征态的变化,从而产生不同的电子输运性质.结果为基于黑磷烯二维材料异质结整流器件的设计提供了一种可行性方案.     

近程碰撞对He+离子诱发背向电子发射贡献比例的计算

用Monte Carlo方法模拟了高速He+离子入射到C，Cu和Al固体表面所诱发的电子发射.用这个程序计算了背向的电子发射产额，并且同时计算了近程碰撞对总的背向电子发射产额的贡献比例，对C，Cu和Al其值分别是05，055和0.42.对在近程碰撞中产生的高能δ电子（E＞10O eV）对背向电子发射行为的影响也进行了详尽地讨论，只有那些能量为几百个eV的δ电子对产额的贡献比例较大.对于C靶，δ电子对电子阻止本领最大值附近的二次电子发射行为会产生影响.计算所得到的电子发射产额与实验结果符合得很好. 关键词： 二次电子发射 Monte Carlo模拟 近程碰撞 δ电子     

惰性气体原子和离子在强激光场中的隧道电离

在隧道电离区域利用ADK模型并考虑了激光的体积效应,对惰性气体原子及各价离子在强激光场中的电离产额进行了计算,并与BSI模型及实验结果进行了比较,结果发现ADK模型的结果会随着原子序数的增加而变好,尤其对Xe离子,不需要进行强度转换就能给出很好的结果．由此可以得出结论：对于重原子（或离子）,用ADK模型得到的离子产额与实验结果符合得更好．最后通过分析ADK模型的适用范围,给出了和计算结果相一致的结论．     

单向瞬态电压抑制二极管的参数提取

在半导体器件高功率电磁脉冲效应数值模拟中,真实器件的物理模型构建较为困难。为了解决这一问题,以某型单向瞬态电压抑制(TVS)二极管为例,对其进行测试获取建模所需的参数信息。通过X光成像、扫描电子显微镜（SEM）及杂质染色等技术手段,获得了该器件PN结正对面积大小、PN结深度等结构参数。通过实验测量了二极管的反向击穿电压和电容曲线,结合数值计算,推导出了二极管的杂质浓度。利用本次实验获得的参数,结合数值计算的结果,建立了该型号二极管的真实半导体物理模型。对该模型进行了数值仿真,计算了器件的伏安响应曲线并与实验值进行了比对,计算结果与实验值吻合较好。本次的方法除了可以直接用于PN结型器件的建模外,也为其他器件物理模型的建立提供了参考,可在半导体器件效应数值模拟研究中得到应用。     

FF模型在pp软碰中的应用

本文将夸克喷注的Field-Feynman模型推广应用到pp反应中, 并且提出一个关于双夸克碎裂的方案, 从而改进了A.Capella的双链模型. 这一图象既能给出各种粒子(介子, 重子, 光子, 夸克对等)的平均产额和能量的关系, 又能计算各种单粒子的内含谱及关联效应. 计算结果和实验数据符合很好.     

用光伏效应研究有机薄膜电致发光器件中的接触性质

首次发现了有机薄膜电致发光器件的光生伏特效应,通过对器件的光电流响应谱的详细研究,分析了不同结构的有机发光器件中的有机半导体之间,以及有机半导体与电极材料之间的半导体接触性质,发现有机发光材料Alq3,有机空穴传输材料daimine与金属铝电极之间形成阻挡接触,是电致发光器件发光和产生光电效应的根本原因,而双层器件中有机层Alq3与diamine之间的结是双层器件产生高发光效率的原因,正是这种结在双层器件中起了局限载流子和激子的作用,使发光亮度大为提高,结合分区掺杂实验结果,给出了较完善的能带模型。     

单向瞬态电压抑制二极管的参数提取

在半导体器件高功率电磁脉冲效应数值模拟中,真实器件的物理模型构建较为困难。为了解决这一问题,以某型单向瞬态电压抑制(TVS)二极管为例,对其进行测试获取建模所需的参数信息。通过X光成像、扫描电子显微镜（SEM）及杂质染色等技术手段,获得了该器件PN结正对面积大小、PN结深度等结构参数。通过实验测量了二极管的反向击穿电压和电容曲线,结合数值计算,推导出了二极管的杂质浓度。利用本次实验获得的参数,结合数值计算的结果,建立了该型号二极管的真实半导体物理模型。对该模型进行了数值仿真,计算了器件的伏安响应曲线并与实验值进行了比对,计算结果与实验值吻合较好。本次的方法除了可以直接用于PN结型器件的建模外,也为其他器件物理模型的建立提供了参考,可在半导体器件效应数值模拟研究中得到应用。     

空穴在动量空间分布对p型量子阱红外探测器响应光谱的影响

通过对p型量子阱红外探测器(QWIP)的自洽计算，得到了量子阱价带的电子结构和器件的光电流谱，并研究了载流子在动量空间分布对p型QWIP光谱响应的影响.计算结果表明，在动量空间不同区域的空穴对器件的光谱响应起着不同作用，从而使得在p型QWIP中，空穴浓度和温度都将影响器件的响应光谱.所得结果合理地解释了实验中器件响应光谱随掺杂浓度和温度的变化. 关键词： p型量子阱红外探测器 响应光谱 空穴浓度 温度