Recent Emission Channeling Studies in Wide Band Gap Semiconductors

We present results of recent emission channeling experiments on the lattice location of implanted Fe and rare earths in wurtzite GaN and ZnO. In both cases the majority of implanted atoms are found on substitutional cation sites. The root mean square displacements from the ideal substitutional Ga and Zn sites are given and the stability of the Fe and rare earth lattice location against thermal annealing is discussed.     

利用纠缠密度研究光子禁带系统的纠缠演化特性

研究了一个二能级原子在光子禁带模型中的原子与热库间及热库模式间的纠缠动力学行为.利用全局纠缠的方法,引出与热库模式相关的纠缠密度.研究发现,当禁带是完美带隙时,会出现稳态原子布居数俘获现象,从而抑制原子的自发辐射效应,防止了信息传输过程中信息的流失.原子与热库模式之间的纠缠密度以及热库模式与模式之间的纠缠密度会随着原子与热库之间耦合强度的增加而增大.当取长时极限时,原子与热库模式之间的纠缠减为零.热库模式与模式之间在强耦合情况下,由于拉比分裂的作用,在两个对称模式间会形成较强的纠缠;在弱耦合情况下,只能在中心频率处形成纠缠.     

新型联苯胺基窄带隙共轭聚合物的光学及电化学性能研究

随着化石燃料的日益枯竭,人类社会对能源的需求在不断增长。为了平衡能量应用需求并提升能量使用效率,开发高效能量转换材料与电化学储能材料成为当前研究的重要课题。导电聚合物基电极材料面临着相应储能器件能量密度、功率密度、循环性能不高的挑战,需进行结构改性提高电导率、改善界面性质。鉴于共轭高分子的电子结构、光学及电化学性质由共轭链骨架结构决定,对导电共轭聚合物进行结构修饰以提升其电荷传输性能和载流子迁移率,进而设计合成新型高迁移率导电聚合物基共轭聚合物是提高相应器件特性的关键所在。已有研究大多借助复杂的结构设计来实现提升迁移率,设计合成了结构简单,有助提升电荷迁移的新型窄带隙聚联苯胺基共轭聚合物聚物。通过光谱学及电化学方法对材料结构与性能进行了表征分析。采用核磁共振氢谱、红外光谱,X射线粉末衍射对单体及聚合物进行了结构表征,通过紫外光谱、紫外可见漫反射、循环伏安、计时电位、交流阻抗对其进行了光学及电化学性能测试。结果表明,成功制得具有预期结构的共轭聚合物,所得聚合物结晶性较佳,光学带隙E_g^opt为1.85eV,HOMO及LUMO能级分别为-5.44和...     

磷光染料/宽禁带半导体聚合物高效率能量转移体系的电致发光

小分子磷光染料掺杂的聚合物发光器件具有发光效率高、制备工艺简单等优点，但是应该注意小分子染料的聚集与相分离问题，特别是在高掺杂浓度时更应注意防止相分离现象的发生。我们的思路是通过使用聚芴(Polyfluorene，PF)改性后的母体聚合物材料PC(poly[2，7-(9，9-dihexyl fluorene)-co-alt-2，10-(cyclohex—ane-1-spiro-6／-dibenzo[d，f][1，3]dioxepin)])，由于其发光峰位蓝移到紫外区，这就与作为掺杂分子的Ir(ppy)3配合物的吸收匹配得更好，进而达到提高能量转移效率的目的。在此条件下，可以实现较低掺杂浓度的发光，这对降低小分子染料的聚集以及相分离现象的发生是有帮助的。采用的器件结构为ITO／PEDOT：PSS/polymer:Ir(ppy)3／Ba／Al.当使用传统PF材料作为母体时，Ir(ppy)3需达到4％的掺杂比例才能实现能量的完全转移，而当采用改进后的PF作为母体时，Ir(ppy)3配合物只需达到0．5％的掺杂比例就能实现能量的完全转移，改进后的器件掺杂比例大幅度降低。     

一维光子晶体禁带的展宽

作为一维光子晶体的应用基础，一维光子晶体的禁带是研究的重点。通过传输矩阵的方法分析了一维光子晶体禁带的特性，讨论了影响带宽的因素。说明了相对带宽对光子晶体设计的重要性。在这个基础上讨论了扩展一维光子晶体带宽的方法，提出了在角域范围内对光子晶体进行叠加的方法，为设计制造一维光子晶体提供了一种行之有效的方法。分别对2个、3个和4个晶体的叠加进行了分析，最后计算了所设计的合成晶体的反射率。其中4个晶体的叠加，相对带宽达到57．52％，极大地展宽了一维光子晶体的禁带，从而证明利用角域的叠加来展宽一维光子晶体的禁带是非常有效的。     

池厚对SiO2胶体光子带隙的影响

在薄池中，胶体晶体生长的速度比在厚池中快而且质量好。不同分散度的小球自排的实验结果表明：较差分散度的SiO2小球在超薄池中也能形成质量较好的单昌。光子带隙波长在薄池中有明显的红移，池厚为0.07mm的胶体单晶的带隙波长比池厚为1mm的胶体单晶的带隙波长红移了24nm。     

非磁化等离子体光子晶体的禁带周期特性研究

用时域有限差分法（Finite-Different Time-Domain,FDTD）中的电流密度卷积（Current Density Convolution,JEC）算法讨论了一维非磁化等离子体光子晶体的禁带周期特性,分析了非磁化等离子光子晶体的周期结构和等离子体参量对其禁带周期的影响.以微分高斯脉冲为激励源,用电磁波通过非磁化等离子体光子晶体后所得的透射系数来讨论非磁化等离子体光子晶体的禁带周期特性.结果表明,通过改变参量可以获得不同的禁带周期特性.     

具有禁带展宽特性的一维光子晶体

提出了介质的光学厚度系数成圆形分布的一维光子晶体结构,与周期结构的光子晶体相比,该结构具有禁带展宽特性.同时讨论了起止膜层及膜层的光学厚度对该结构禁带特性的影响,优化出了在所选材料的介电常数所允许的频率范围内,具有完全禁带特征的光子晶体结构.     

Photonic Band Gap in Two-Dimensional Anisotropic Photonic Crystal with Rectangular Bars

Photonic band gap (PBG) in two-dimensional (2D) anisotropic photonic crystal (PC) constructed of rectangular bars has been numerically studied by using Transfer Matrix Method (TMM). The results show that the PBG is bounded by the lower band edge of TE wave and the upper band edge of TM wave. Its width simply increases with increasing of shape parameter . It reaches a maximum value as the structure degenerates into its 1D counterpart, due to the complete overlapping of gaps in TE and TM waves. The anisotropy in PC structure results in the transmission anisotropic property. One can design the PBG structures in different incident directions to match their application demand.     

介质折射率对一维三元光子晶体带隙的影响

利用光学传输矩阵法,数值模拟了一维二元、三元光子晶体的带隙结构,得出:三元光子晶体的主带隙略宽于二元光子晶体的主带隙;三元光子晶体的主带隙主要取决于最高折射率的介质和最低折射率的介质,而与居于两者之间的介质关系不大,并作出了相应的关系曲线。最后推导了三元光子晶体的色散关系。     

Band gap engineering of atomically thin two-dimensional semiconductors

Atomically thin two-dimensional(2D) layered materials have potential applications in nanoelectronics, nanophotonics, and integrated optoelectronics. Band gap engineering of these 2D semiconductors is critical for their broad applications in high-performance integrated devices, such as broad-band photodetectors, multi-color light emitting diodes(LEDs), and high-efficiency photovoltaic devices. In this review, we will summarize the recent progress on the controlled growth of composition modulated atomically thin 2D semiconductor alloys with band gaps tuned in a wide range, as well as their induced applications in broadly tunable optoelectronic components. The band gap engineered 2D semiconductors could open up an exciting opportunity for probing their fundamental physical properties in 2D systems and may find diverse applications in functional electronic/optoelectronic devices.     

TeO2-TiO2-Bi2O3系统玻璃的热学特性及光学带隙研究

采用熔融淬冷法制备了系列高折射率的TeO2-TiO2-Bi2O3系统玻璃,测试了样品的密度、转变温度、析晶温度、折射率、吸收光谱,利用经典的Tauc方程计算了样品光学带隙允许的直接跃迁、允许的间接跃迁及Urbach能量.讨论了玻璃的热稳定性与组成之间的关系、研究了摩尔折射度、金属标准值、光学带隙、Urbach能量、Bi2O3和TiO2含量及光学碱度对玻璃样品折射率的影响.结果表明TeO2-TiO2-Bi2O3玻璃具有较好的热稳定性、样品的折射率随着摩尔折射度增大而增大,而光学带隙及金属标准值有减小的趋势,此外高的光学碱度对玻璃的高的三阶非线性也有一定的贡献.     

具有二维光子带隙结构的太赫兹谐振腔的谐振特性

采用数值计算方法,模拟了具有二维光子带隙结构的太赫兹频段谐振腔的谐振模式场分布,计算了这种谐振腔的品质因数,详细分析了光子晶体结构、缺陷腔几何参量对谐振特性的影响.计算得到频率落在光子晶体禁带内的单一、高阶谐振模式,且缺陷腔横向尺寸越大,谐振模式的阶数越高.这种谐振腔具有很高的品质因数,腔体的纵向长度对品质因数的影响较大.     

填充比和格点方向对二维三角晶格光子晶体带隙的影响

采用有限元法,计算了二维三角晶格椭圆形格点空气孔型光子晶体的TE、TM模式的带隙结构。通过对椭圆形空气孔格点的大小、方向进行改变,研究了填充比、格点方向对带隙的影响。计算结果表明,在空气孔型光子晶体中TE模式更容易形成带隙;不同填充比情况下,格点方向对TE模式和TM模的带隙变化都具有不同影响;不论格点方向如何变化,均未出现完全带隙。     

Positron Energy Levels in Cd-Based Semiconductors

Using the full potential linearized augmented plane wave FP-LAPW method within local density ap-proximation LDA, we have studied positron diffusion and surface emission in Cd-based semiconductors. This requires the calculation of electron and positron band structures. In the absence of experimental and theoretical data for CdX (X=S,Se,Te) we have treated the Si, which has been studied by several authors, as a test case. Predictive results on positron effective masses, deformation potentials, positron work functions, diffusion constants and positron mobilities are presented for CdX (X=S, Se, Te). Our calculated data for Si are compared with experimental and recent theoretical results.     

用一维光子带隙结构增强硫化镉双光子吸收研究

用真空镀膜方法制备了含有单个CdS缺陷层的具有不同周期和结构参量的TiO2／SiO2一维光子晶体。用抽运一探测技术研究了CdS缺陷层的双光子吸收（TPA）现象。实验结果表明：一维光子晶体中CdS缺陷层的双光子吸收显著增强。不同周期和结构参量的一维光子晶体中CdS缺陷层的双光子吸收系数不同。双光子吸收的增强来源于由光局域化导致的缺陷层的电场强度的增加。缺陷层电场强度与一维光子晶体的结构有关,如周期,光子带隙的位置与宽度及缺陷模式等因素都会影响缺陷层电场强度。采用四分之一波长的高低折射率介质层和与入射波长匹配的缺陷模可以得到最大的缺陷层电场强度。     

时变磁化等离子体光子晶体的禁带特性

采用磁化等离子体的分段线形电流密度卷积(Piecewise Linear Current Density Recursive Convolution,PLCDRC)时域有限差分(Finite-Different Time-Domain, FDTD)算法研究了一维时变磁化等离子体光子晶体的禁带特性。以高斯脉冲为激励源,用算法公式所得的电磁波透射系数来讨论了等离子体上升时间、密度、周期常数对其禁带特性的影响。结果表明,改变等离子体上升时间和密度可以实现对禁带的控制。     

Ge基二维正方晶格光子晶体带隙优化设计

采用平面波展开法模拟二维光子晶体在E极化和H极化下的能带结构,研究Ge基二维正方晶格光子晶体的填充比以及晶格排列结构对最大禁带宽度的影响。结果表明：在空气背景材料中填充Ge柱的介质柱结构中,可产生TE、TM带隙,且各方向完全带隙出现在r/a=0.19~0.47范围内,最大完全帯隙禁带宽度可以达到0.064（归一化频率）;在选取Ge为背景材料的空气孔型结构中,同样可产生TE、TM带隙,且各方向完全带隙出现在r/a=0.46~0.49范围内,最大完全帯隙禁带宽度可以达到0.051（归一化频率）。同时,不论在介质柱型还是空气孔型结构中,带隙宽度都随着r/a的增大呈先增大后减小的趋势。     

Compton散射对非均匀等离子体光子晶体光子带隙的影响

应用多光子非线性Compton散射模型和时域有限差分法,对多光子非线性Compton散射对非均匀等离子体光子晶体光子带隙特性的影响进行了研究,提出将入射和散射光作为形成光子带隙的新机制,对电磁波方程进行了修正.结果表明:与Compton散射前相比,散射使电磁波幅值衰减更快|随等离子体密度增加,透射谱禁带宽度几乎无变化,其中心频率向高频方向有明显移动,向上的峰值有较大增加,反射谱向下的峰值有明显减小|随温度增加,透射谱禁带宽明显减小,向上的峰值略有减小,透射能量有所降低|随两种介质介电系数比增加,光子禁带数增加,且带隙间距显著减小.     

基于光子晶体带隙特性的反射式多通道滤光片设计

反射式多通道滤光片在光学通讯、光学成像、遥感高光谱等方面有着重要的应用。利用含缺陷一维光子晶体独特的带隙特性,依据其相应的能带理论,设计了一种由金属和介质组成的反射式多通道滤光片。这种滤光片通道的工作范围由光子带隙理论计算得到,通道个数由"光子晶体"缺陷的周期数决定,通道的位置利用等效相位厚度的方法确立。相对于传统的以经验为主的反射式多通道滤光片设计方法,这种基于光子晶体的带隙理论的设计能够从"光子"的角度给出此类反射式滤光元件的设计思路和理论解释。