基于同步移相显微干涉的血红细胞形貌测量方法

血红细胞的形貌特征是医学领域对多种疾病进行预防和诊断的一项重要指标,提出一种同步移相显微干涉法实现对血红细胞形貌的动态测量。搭建了透射式显微干涉成像系统,测量了100 μm内径模拟微血管内、名义直径为7 μm～8 μm、高度最大值为2 μm的新西兰兔血红细胞,针对血红细胞所处的微血管环境提出了基于微血管相位相减的血红细胞形貌提取方法和成像放大率校正方法,实验得到模拟微血管内的血红细胞平均直径7.757 μm和平均最高高度2.022 μm,验证了本方法具有在体定量测量血红细胞形貌的潜力。     

基于双波长像面数字全息显微的微通道检测

针对微流控芯片通道三维形貌的可视化测量需求,搭建了一套反射式离轴双波长像面数字全息显微测量系统。首先,利用分辨率靶和标准样片对系统的横向、纵向分辨率和放大倍数进行标定实验,结果表明双波长全息显微系统在横向宽度及纵向深度测量中具有较好的准确性和可行性。然后,利用该系统分别对由PDMS材料制成的直通道、圆形小室结构微流控芯片以及硅基底微流控芯片通道进行三维形貌检测,并得到定量结果：直通道结构深度为48.6μm,宽度为75.8μm;圆形小室微通道深度为48.5μm,宽度为76.6μm;硅基底微流控芯片测量得到通道深度为61.6μm。上述结果与白光干涉仪的测量结果具有良好的一致性,说明双波长全息显微系统具有较高的可靠性和准确性,可为微流控芯片微通道检测提供新的成像检测方法。     

数字全息显微术对细胞的研究

通过数字全息显微的方法分析研究了新鲜洋葱表皮细胞的形貌结构. 根据全息理论、光的衍射理论和透镜的相位变换性质,从理论上分析了数字全息显微原理,并依据四步相移和最小二乘去包裹技术,研究了重构细胞相位的方法.分析比较了不同参考光对数字全息显微分辨率的影响,设计了用球面光波作为参考光记录数字全息显微的装置.以新鲜洋葱表皮细胞为样本完成了实验检测和相位重构,得到了细胞的相位和三维信息,并粗略估计了细胞宽度和厚度.系统分辨率达到了1.3 μm.     

沟道长度和宽度对石墨烯场效应晶体管电荷输运的影响

本文基于理论的方法研究了沟道长度和宽度对石墨烯场效应晶体管中大信号和小信号参数的影响. 在快速饱和及高特征频率条件下,石墨烯场效应晶体管均表现出优异的性能. 从传递曲线可以看到,随着沟道长度从440 nm变到20 nm,产生了一个从0.15 V 到0.35 V的狄拉克点正偏移,同时也揭示了石墨烯的双极特性. 而且,由于沟道变宽及漏电流增加,当沟道宽度为2 μm和5 μm时,相应的最大电流为2.4 mA和6 mA. 另外,还在石墨烯场效应晶体管中观察到了几乎对称的电容-电压特性,电容会随着沟道变短而减小,但另一方面电容又可以通过沟道展宽来增加. 最后,在沟道长度为20 nm处获得了一个6.4 mS的高跨导,在沟道宽度为5 μm处获得的跨导值为4.45 mS,特征频率为3.95 THz.     

数字图像消卷积在显微测量中的应用

研究了数字图像消卷积在显微测量中的应用。在测量系统点扩展函数的基础上,利用频谱空间变换消卷积图像处理方法,消除了传统光学显微成像中的几何不清晰度。通过对显微图像进行复原,实现了反射式一维线宽的显微精确测量。在医用接骨钢板表面质量的评价中,对10μm量级的划痕宽度实现了精确和方便的测量。该技术对相关计量技术的发展具有重要意义。     

直流电场作用下生物柴油液滴的雾化特性和燃烧特性研究

设计搭建了电场作用下燃油液滴燃烧实验装置,对比了不同电压下生物柴油液滴的形态演变、变形程度、子液滴等行为,分析了不同电压下液滴火焰形貌演变、火焰尺寸等燃烧特性及最高液滴温度变化。结果表明,电压为3 k V和4 k V的电场会诱发生物柴油液滴产生锥射流,其破碎生成子液滴,尺寸范围为20～120μm,速度基本低于2.5 m·s^-1;受电场对火焰和液滴的综合影响,火焰变化主要表现为高度减小、宽度增大,纵横比减小;电压为1 k V和2 k V的电场降低了最高液滴温度,而当电压增加至3 k V和4 k V时最高液滴温度增加。     

EUV波段电光成像系统分辨率的实验研究

基于微通道板 (MicrochannelPlate ,MCP)探测器件设计一套成像系统 ,用于对极紫外 (ExtremeUl traviolet,EUV)波段的光进行成像。结果在 13,17 1,19 5和 30 4nm处获得了一个宽度为 3mm的狭缝的像 ,其相应的空间分辨率分别为 85 ,12 0 ,182和 4 95 μm ,最佳为 85 μm ,对应波长 13nm ,而且波长越短 ,分辨率越高 ,图像的亮度也越高。     

1×N信道聚合物微环谐振器电光开关阵列的开关特性

利用耦合模理论、电光调制理论和微环谐振理论,提出了一个完善合理的聚合物微环谐振器电光开关阵列模型.该器件由1条水平信道、N条竖直信道和N个微环构成,在微环上施加不同方式的驱动电压,可以实现N+1条信道的开关功能.以1×8信道结构为例,在1 550 nm谐振波长下对该器件进行了优化设计和模拟分析.其结果是:微环波导芯的截面尺寸为1.7×1.7 μm2,波导芯与电极间的缓冲层厚度为2.5 μm,电极厚度为0.2 μm,微环半径为13.76 μm,微环与信道间的耦合间距为0.14 μm,输出光谱的3 dB带宽约为0.05 nm,开关电压约为12.6 V,插入损耗约为0.67～1.26 dB,串扰小于-20 dB,开关时间约为11.35 ps.     

无透镜显微成像的重构算法研究

针对单幅图像进行了无透镜显微成像的重构算法研究，介绍了无透镜显微成像系统实验装置和ASM(angle spectrum method)、改编后的L-R(Lucy-Richardson)两种重构算法。对比两种算法重构后的USAF分辨率板图像的分辨率，利用瑞利判据得出ASM获得的振幅图分辨率最高(即3.10 μm)，且计算用时最少(即0.9 s)，证明了ASM为最佳的单幅无透镜显微重构算法。其次，利用无透镜显微成像系统结合ASM重构的方法，进行细胞成像实验。该无透镜成像视场为5×显微镜的4.4倍，且分辨率介于5×及10×光学显微镜之间，统计学优势明显，在生物医学领域具有广阔的应用前景。     

反射式电寻址红外切变聚合物网络液晶空间光调制器

为了给高帧频红外成像导引头半实物仿真提供高帧频、宽光谱、大动态范围的红外场景,利用切变聚合物网络液晶(SPNLC)电光调制机理制作了反射式电寻址SPNLC空间光调制器.通过LabView编写控制程序,利用计算机并口数据寄存器和控制寄存器为译码放大电路提供写入信号,驱动SPNLC盒各像素,实现红外图像的显示.实验得到厚度为13 μm的反射式电寻址红外SPNLC空间光调制器,当入射辐射的黑体温度为300℃,驱动电压为60 V时,测得样机所显示的几幅长波红外图像(8 μm～12 μm) 的帧频为100 Hz,输出最大温差大于15℃.     

热及电场诱导的多载流子模型及分析

提出了热及电场诱导的多载流子模型。在完全耗迟近似下,得出了耗尽区厚度和电场强度的计算公式。公式表明,耗尽区厚度、耗尽区最大电场与诱导时外界电压成平方根关系,而二次谐波的转换效率与应用电压成平方关系。耗尽区的厚度为3-8um;耗尽区的最大场强为1－4V/nm,并位于阳极表面下1－6um.     

Study on a novel vertical enhancement-mode Ga2O3 MOSFET with FINFET structure

A novel enhanced mode(E-mode)Ga₂O₃ metal-oxide-semiconductor field-effect transistor(MOSFET)with vertical FINFET structure is proposed and the characteristics of that device are numerically investigated.It is found that the concentration of the source region and the width coupled with the height of the channel mainly effect the on-state characteristics.The metal material of the gate,the oxide material,the oxide thickness,and the epitaxial layer concentration strongly affect the threshold voltage and the output currents.Enabling an E-mode MOSFET device requires a large work function gate metal and an oxide with large dielectric constant.When the output current density of the device increases,the source concentration,the thickness of the epitaxial layer,and the total width of the device need to be expanded.The threshold voltage decreases with the increase of the width of the channel area under the same gate voltage.It is indicated that a set of optimal parameters of a practical vertical enhancement-mode Ga₂O₃ MOSFET requires the epitaxial layer concentration,the channel height of the device,the thickness of the source region,and the oxide thickness of the device should be less than 5×10¹⁶ cm^-3,less than 1.5μm,between 0.1μm-0.3μm and less than 0.08μm,respectively.     

深亚微米SOI射频 LDMOS功率特性研究

提出了一种SOI LDMOS大信号等效电路模型,并给出了功率增益和输入阻抗表达式. 基于制备的深亚微米SOI射频LDMOS,测试了功率增益和功率附加效率. 深入研究了SOI LDMOS功率特性与栅长,单指宽度,工作电压和频率之间关系. 栅长由0.5 μm减到0.35 μm时,小信号功率增益增加44％,功率附加效率峰值增加9％. 单指宽度由20 μm增加到40 μm,600 μm /0.5 μm器件小信号功率增益降低23％,功率附加效率峰值降低9.3％. 漏端电压由3 V增加到5 V,600 μm /0.3 关键词： SOI射频 LDMOS 深亚微米 功率增益 功率附加效率     

图形化Silicon-on-Insulator衬底上分子束外延生长可动GaN微光栅的研究

GaN材料作为第三代半导体材料,具有宽禁带、直接带隙、耐腐蚀等优点,是一种非常有前景的MOEMS材料。由于GaN的刻蚀目前尚未成熟,因此图形化外延生长法是一种较好的选择。本文基于SOI(silicon-on-insulator)基片,利用硅的微加工技术和图形化GaN分子束外延生长工艺,设计并加工了工作在太赫兹波段的、可以在二维方向上运动的SOI基GaN光栅。光栅周期为16μm,光栅宽度为6μm,峰值位置为25.901μm。通过仿真优化,设计的微驱动器在水平电压220V时,水平方向上的位移为±7.26μm;垂直方向加200V电压时,垂直位移2.5μm。为了研究在图形化SOI衬底上外延生长的InGaN/GaN量子阱薄膜的光学性能,用激光拉曼光谱仪对薄膜进行了光致发光光谱实验。实验结果表明,InGaN/GaN量子阱薄膜具有良好的发光性能,其发光范围为350~500nm,覆盖了紫外光到黄绿光。由于局域态效应与禁带收缩的作用,随着环境温度由10K升高至室温,薄膜的PL光谱的峰位呈现"S"形变化趋势。     

Effect of gate length on breakdown voltage in AlGaN/GaN high-electron-mobility transistor

The effects of gate length L_G on breakdown voltage VBRare investigated in AlGaN/GaN high-electron-mobility transistors(HEMTs) with L_G= 1 μm~20 μm. With the increase of L_G, VBRis first increased, and then saturated at LG= 3 μm. For the HEMT with L_G= 1 μm, breakdown voltage VBRis 117 V, and it can be enhanced to 148 V for the HEMT with L-_G= 3 μm. The gate length of 3 μm can alleviate the buffer-leakage-induced impact ionization compared with the gate length of 1 μm, and the suppression of the impact ionization is the reason for improving the breakdown voltage.A similar suppression of the impact ionization exists in the HEMTs with LG 3 μm. As a result, there is no obvious difference in breakdown voltage among the HEMTs with LG= 3 μm~20 μm, and their breakdown voltages are in a range of 140 V–156 V.     

激光精密刻蚀技术在硅太阳电池制备工艺中的应用

依据光学谐振腔的图解分析与设计方法,对以Nd:YAG固体激光器作光源的激光切割机进行了设计改进,实现了高亮度激光输出.并利用该设备对硅太阳电池进行了激光精密切割试验,使埋栅太阳电池电极槽达到了平均宽度为150±5 μm,槽深100±10 μm的设计指标.在发射结卷包太阳电池所用的硅衬底片上进行激光精密穿孔,目前最小孔径为20 μm.通过应用激光精密刻蚀技术,现将埋栅太阳电池光电转换效率提高到了21%,接近该领域的世界先进水平.     

基于MgO:QPLN的多光参量振荡器电场调谐特性理论与实验研究

报道了基于掺氧化镁准周期极化铌酸锂(MgO:QPLN)的多光参量振荡器电场调谐特性理论与实验研究. 通过对电场调谐能力与极化结构参数间关联性的理论分析, 确定了高正负晶畴比MgO:QPLN电场调谐的可行性, 并模拟得到跨周期参量光输出波长与加载电压的关系曲线. 实验中通过对MgO:QPLN有效的电场加载, 实现了3.84 μm波段参量光的电场调谐, 频谱调谐带宽约6 nm, 调谐速率接近1 nm/kV, 进一步结合温度调谐, 实现了参量光宽谱段高精度的连续调谐. 所获得实验结果与理论模拟结果基本符合, 电场调谐在精度控制、快速响应方面相比于传统温度调谐更具技术优势.     

Optimization of the CIGS based thin film solar cells: Numerical simulation and analysis

Chalcopyrite Cu(In,Ga)Se (CIGS) is a very promising material for thin film photovoltaics and offers a number of interesting advantages compared to the bulk silicon devices. CIGS absorbers today have a typical thickness of about 1–2 μm. However, on the way toward mass production, it will be necessary to reduce the thickness even further. This paper indicates a numerical study to optimization of CIGS based thin film solar cells. An optimum value of the thickness of this structure has been calculated and it is shown that by optimizing the thickness of the cell efficiency has been increases and cost of production can be reduces. Numerical optimizations have been done by adjusting parameters such as the combination of band gap and mismatch as well as the specific structure of the cell. It is shown that by optimization of the considered structure, open circuit voltage increases and an improvement of conversion efficiency has been observed in comparison to the conventional CIGS system. Capacitance–voltage characteristics and depletion region width versus applied voltage for optimized cell and typical cell has been calculated which simulation results predict that by reducing cell layers in the optimized cell structure, there is no drastically changes in depletion layer profile versus applied voltage. From the simulation results it was found that by optimization of the considered structure, optimized value of CIGS and transparent conductive oxide thickness are 0.3 μm and 20 nm and also an improvement of conversion efficiency has been observed in comparison to the conventional CIGS which cell efficiency increases from 17.65 % to 20.34%, respectively.     

快前沿紧凑型X光机研制

介绍了一种基于Marx发生器原理设计的快前沿紧凑型X光机,采用Marx发生器直接驱动X射线管的线路设计,封装在一个直径约为15 cm、长约1.2 m的不锈钢圆筒内。Marx发生器设计为15级单极性同轴结构,利用锐化开关与屏蔽外筒间的杂散电容来减小脉冲前沿,同时采用紧凑低电感设计来获得窄脉冲的输出。Marx发生器最大储能90 J,在充电电压为30 kV的情况下,75Ω负载上获得了前沿10 ns、脉宽40 ns、幅度360 kV的高压脉冲。实验结果表明X光机设计合理,实现了设备小型化目标,获得了快前沿高幅度的高压脉冲。研制的X光机的主要的参数为:脉宽35 ns;0.3 m处剂量约2.58×10~(-5)C/kg;焦斑2 mm。     

Methods to control parameters of a diffraction grating on the surface of lithium niobate electro-optical crystal

Optical transmission and directivity pattern of a tunable diffraction grating that is based on the X-cut lithium niobate electro-optical crystal are studied. It is demonstrated that the intensities in 0 and ±1 diffraction orders decrease by 40% relative to the original level when a voltage of 792 V is applied to electrodes on the crystal. Diffraction orders at angels of ±λ/(2d) and ±3λ/(2d) are demonstrated. The changes of directivity pattern are caused by scattering phase diffraction grating that emerges in the crystal in the presence of the electric field of electrodes and vanishes in the absence of voltage. A hysteresis dependence of the intensity of the zero diffraction order on the voltage is related to the formation of needle-shaped domains with a length of up to 100 μm and a width of up to 10 μm that are oriented perpendicularly to the electrodes. In the vicinity of the domains, the electric field causes rotation of the crystal indicatrix and depolarization and scattering of the transmitted radiation. Under normal conditions, the lifetime of the domains is several weeks when the voltage is switched off and the electrodes are not short-circuited.