A prototype of trigger electronics for LAWCA experiment

The Large Area Water Cherenkov Array （LAWCA） experiment focuses on high energy gamma astronomy between 100 GeV and 30 TeV. Invoked by the idea of hardware triggerless structure, a prototype of LAWCA trigger electronics is implemented in one single VME-9U module which obtains all the data from the 100 Front End Electronic （FEE） endpoints. Since the trigger electronics accumulate all the information, the flexibility of trigger processing can be improved. Meanwhile, the dedicated hardware trigger signals which are fed back to front end are eliminated; this leads to a system with better simplicity and stability. To accommodate the 5.4 Gbps system average data rate, the fiber based high speed serial data transmission is adopted. Based on the logic design in one single FPGA device, real-time trigger processing is achieved; the reprogrammable feature of the FPGA device renders a reconfigurable structure of trigger electronics. Simulation and initial testing results indicate that the trigger electronics prototype functions well.     

Fabrication of Ge Nano-Dot Heterojunction Phototransistors for Improved Light Detection at 1.55μm

Heterojunction phototransistors （HPTs） with several Ge/Si nano-dot layers as the absorption region are fabricated to obtain improved light detectivity at 1.55μm. The HPT detectors are of n-p-n type with ten layers of Ge（8ML ） /Si（45nm） incorporated in the base-collector junction and are grown by an ultrahigh-vacuum chemicalvapor-deposition system. The detectors are operated with normal incidence. Because of the good quality of the grown material and fabrication process, the dark current is only 0.71pA/μm^2 under 5 V bias and the breakdown voltage is over 20 V. Compared to the positive-intrinsic-negative （PIN） reference detector with the same absorption layer, the responsivity is improved over 17 times for normal incidence at 1.55μm.     

结构动力分析的随机变分原理及随机有限元法

将结构动力系统的参数及激励的随机性直接引入结构的动力泛函变分表达式中，基于瞬时最小势能原理，应用小参数摄动法，建立了随机结构动力分析的随机变分列式及相应的确机有限元法。算例表明，应用此法分析随机结构动力响应，具有程序实施简便，计算效率高的优点。     

氧化钴溶胶复合酚醛树脂的热解碳结构变化

以乙醇为介质将制备的氧化钴溶胶与酚醛树脂进行复合,经固化后在埋炭条件下炭化处理,制备热解碳。借助场发射扫描电镜、高分辨率透射电镜、X射线衍射仪等手段对热解碳的晶体结构、显微结构进行了分析表征。结果表明：氧化钴溶胶粒子在酚醛树脂中以纳米尺寸均匀分散,复合树脂热解过程中氧化钴被还原为单质钴,从而对树脂热解过程起到了催化作用,使其由无定形玻璃态碳部分转变为石墨化碳。对热解碳的显微结构分析表明,热解碳中有大量的碳纳米管生成,其含量、形貌与氧化钴溶胶掺杂量有关。     

量子阱、超晶格结构的线性电光效应研究进展

本文综合比较了各种用以解释量子阱、超晶格结构线性电光效应(LEO)的理论和模型,如:EFT理论,GBC理论,HBF模型等;并按三种量子阱结构:阱区和势垒层具有一种相同原子的I型量子阱(CA QWs)、阱区和势垒层不具有相同原子的I型量子阱(NCA QWs)以及II型量子阱,给出了具体的量子阱超晶格结构线性电光效应的研究现状;最后总结了目前硅基量子阱、超晶格LEO的一些研究结果,并分析指出了对其作进一步研究的发展方向。     

HIRFL-CSR外靶实验T0探测器前端电子学原型模块设计

介绍了兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）外靶实验中时间起点探测器（T0）的前端电子学原型模块的设计与测试。探索了基于过阈时间法和专用集成电路NINO芯片进行多气隙电阻板室探测器信号读出的模拟前端电路的设计技术,并实际完成了原型电子学模块的设计。此模块共集成6个测量通道,可以进行前沿甄别及电荷时间变换。目前已经在实验室条件下完成了各项电子学性能测试,包括不同甄别阈值下的时间精度测试以及不同输入信号幅度下的输出脉宽测试。测试结果表明,在100 fC至2 pC的动态范围内,此模块时间精度好于20 ps,满足应用需求,这也为进一步的电子学系统设计做好了准备。A prototype front end electronics (FEE) module is designed for the T0 detector in the External Experiment in CSR (Cooling Storage Ring) of HIRFL (Heavy Ion Research Facility in Lanzhou). Based on the Time-Over-Threshold method and NINO ASIC, a total of 6 channels are integrated in the module, and both high precision leading edge discrimination and Charge-to-Time Conversion can be achieved, which satisfies the readout requirement of MRPC (Multi-gap Resistive Plate Chamber). A series of tests were also conducted in the laboratory, including time precision tests with different thresholds and output pulse width tests with different input signal amplitudes. Test results indicate that this prototype module functions well, and the time precision is better than 20 ps in the dynamic range from 100 fC to 2 pC, which is beyond application requirement. Through this work, preparation is made for the future readout system design.     

SiO2/SiNx:H选择性刻蚀改善光诱导化学镀/电镀多晶硅太阳能电池过镀现象

自对准的光诱导化学镀/电镀技术以其栅线宽度小、工艺快捷高效等优点, 成为制备选择性发射极太阳能电池的理想选择. 然而, 该技术的前序需要HF溶液有效去除重掺杂区表面SiO₂的同时, 避免在SiNx:H掩模上刻蚀出微孔而露出衬底的硅, 否则金属镍和银会在光诱导化学镀/电镀工艺中沉积在微孔中, 导致过镀现象. 这就要求预处理溶液对SiO₂/SiNx:H有很高的选择性刻蚀. 本工作根据实验结果分析了产生过镀现象的原因, 研究了进行SiO₂/SiNx:H选择性刻蚀的可行性. 依据HF刻蚀SiO₂和SiNx:H的机理, 通过调节HF缓释溶液的pH值, 改善了多晶硅太阳能电池的过镀现象.     

沉积温度对等离子增强化学气相沉积法制备的SiNx:H薄膜特性的影响

利用Centrotherm公司生产的管式等离子增强化学气相沉积(PECVD)设备在p型抛光硅片表面沉积SiN_x:H薄膜, 研究沉积温度对SiN_x:H薄膜的组成及光学特性、结构及表面钝化特性的影响. 然后采用工业化的单晶硅太阳电池制作设备和工艺制作太阳电池, 研究不同温度制备的薄膜对电池电性能的影响. 测试结果表明: SiN_x:H薄膜的折射率随着沉积温度的升高而变大, 分布在1.926-2.231之间, 这表明Si/N摩尔比随着沉积温度的增加而增加; 当沉积温度增加时, 薄膜中Si－H键和N－H键浓度呈现减小趋势, 而Si－N键浓度逐渐升高, 薄膜致密度增加; 随着沉积温度的升高, SiN_x:H薄膜中的氢析出导致了钝化硅片的有效少子寿命先升高后降低, 并且有效少子寿命出现明显的时间衰减特性. 当沉积温度为450 °C时, 薄膜具有最优的减反射和表面钝化效果. 采用不同温度PECVD制备的5组电池的电性能测试结果也验证了这一结果.     

基于微束X射线荧光光谱的粉末冶金高温合金成分定量分布分析及应用

粉末冶金高温合金中元素偏析以及粉末原始颗粒边界是影响材料性能的重要因素,由于其颗粒粒径通常为几十微米,宏观的成分分布分析方法无法实现粉末原始颗粒边界处成分分布的精细表征。微束X射线荧光光谱（μ-XRF）是近年来发展起来的无损微区成分分布分析技术,可实现材料较大范围内元素快速、高分辨分布分析,目前在地质、考古、生物等领域有了较多的应用,但在复杂块状金属成分定量分布表征方面还存在一定困难,在粉末冶金工业领域还未见有应用报道。该试验研究了高温合金中各元素的荧光光谱行为,通过类型匹配的高温合金块状标准样品对元素定量模型进行了校正,建立了基于μ-XRF的高温合金成分定量分布分析方法,满足了粉末冶金工业对于较大范围内粉末边界成分分布精细定量表征的需求。该实验以经高纯钴合金化处理的放电等离子体烧结（SPS）粉末高温合金样品为研究对象,对经不同球磨时间混合处理后的粉末烧结样品中的Ni,Co,Cr,Mo,W,Ta,Ti和Al进行了定量统计分布分析,探讨了不同球磨时间对烧结样品成分分布的影响规律;发现样品中存在大量原始颗粒边界,且成分分布较不均匀,颗粒中心处仍然为原始高温合金颗粒成分,经球磨混合加入的纯Co粉颗粒仅存在于高温合金颗粒的外层,导致颗粒边缘Co含量明显高于颗粒中心。当球磨时间较短时,原始颗粒边界处存在很多Co富集区,当球磨时间增加到24 h时,由于在机械混粉过程中超细钴粉与高温合金的合金化,使烧结样品成分分布均匀性有了较大改善,原始颗粒边界处Co的含量显著下降,而其他元素的含量有所增加,说明球磨时间的延长,样品中各元素发生了明显的扩散,这将有助于元素偏析的改善,据此,该粉末冶金高温合金的制备工艺将得以改进。该法亦可应用于其他各种粉末冶金工业产品的成分定量分布表征,可为粉末冶金工艺优化、产品质量的改进提供数据支撑。     

沉积温度对等离子体化学气相沉积制备硅氧薄膜微结构的影响

利用13.56 MHz的射频等离子体化学气相沉积设备(RF-PECVD)在不同沉积温度(50~400 ℃)下制备了一系列氢化硅氧(SiO_x:H)薄膜材料,并研究了薄膜材料性能与微结构的变化规律。随着沉积温度的增加,薄膜内的氧含量(C_O)下降,晶化率(X_C)也下降,折射率(n)上升,此外,薄膜的结构因子(R)下降,氢含量(C_H)先上升后下降,由此在合适的中间温度下可以获得最大的氢含量。通过实验结果分析提出了不同沉积温度下制备硅氧薄膜的内在微结构模型:低温下沉积的硅氧薄膜是以氢化非晶硅氧(a-SiO_x:H)相为主体并嵌入氢化纳米晶硅(nc-Si:H)的复合材料,而在高温下沉积的硅氧薄膜则是以氢化非晶硅(a-Si:H)相为主体并嵌入越来越少的nc-Si:H相和a-SiO_x:H相的复合材料。由上可知,要制备太阳电池通常采用的晶化率X_C高、氧含量C_O高的氢化纳米晶硅氧(nc-SiO_x:H)材料,需要采用相对较低的沉积温度。