高质量三维光子晶体的实验制备及理论分析

对压强控制自组装法进行了改进,采用了密封硅胶颗粒的强吸水装置,为光子晶体样品的制备提供了一个稳定的温度、湿度和压强环境.将温度、压强分别控制在35 ℃、45 mmHg,利用直径为260 nm的聚苯乙烯胶体球进行了高质量三维光子晶体样品的制备.从理论计算和实验测量等方面对制备的光子晶体样品的结构、质量和性能进行了对比分析,结果表明,利用该实验装置进行光子晶体样品的制备时,可重复性高;制备的光子晶体样品具有较为完美有序的密堆结构,质量较好;在光子晶体样品的Г L方向有深且窄的光子带隙和陡峭的带隙边沿.光子带隙深度为83%,宽度为0.073,带隙边沿陡峭度为8%/nm,这为超快全光开关等先进的光学设备的研究奠定了基础.     

高分辨率电子能量损失谱在材料科学中的应用

简要介绍了FEI Titan80—300STEM扫描透射电镜中装配的Wien-filter型能量单色器(monochromator).文章特别指出,装配有能量单色器的FEI Titan80—300STEM扫描透射电镜,可以直接给出高能量分辨率（~0.1eV）的电子能量损失谱.利用高分辨电子能量损失谱,在高能损失区,对于K或L能级自然宽度(natural width of energy level)小于0.5eV的元素,可以获得更细致的的近限精细结构（energy-loss near-edge structure）,更有利于解析其电子结构;在低能损失区,可以用于精确地确定半导体材料的带隙（bandgap）以及p型掺杂引起的带隙能的变化.     

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.     

多碱阴极光电发射机理研究

通过比较有Cs-Sb表面层多碱阴极和未有Cs-Sb表面层多碱阴极的荧光谱,发现有Cs-Sb表面层多碱阴极的荧光谱峰值波长向短波方向“蓝移”以及荧光峰增强的现象.这一现象表明在多碱阴极Na2KSb基层上制作Cs-Sb表面层之后,不仅多碱阴极的逸出功降低,而且Na2KSb基层的结构也发生了变化.这意味着在相同功率和相同频率入射光照射下,经过表面Cs-Sb处理的Na2KSb基层能够产生更多的跃迁电子并且跃迁能级更高,逸出表面的机率更大,获得的阴极灵敏度更高.这表明Cs-Sb表面层既具有表面效应,又具有体效应.要进一步提高多碱阴极的灵敏度,除进一步降低多碱阴极的逸出功外,还需进一步提高Na2KSb基层的性能,使相同功率和频率的入射光能产生更多的跃迁电子,并且跃迁的能级更高,这就需要进一步改进工艺,提高Na2KSb材料的性能.     

GCLM缺陷光子晶体带隙结构及滤波特性

研究了以GCLM（thegeneralizedCantor-likemultilayer）结构作为缺陷的光子晶体带隙结构和滤波特性.通过调整缺陷结构参量,可以得到通信波段1300nm~1550nm附近的窄带滤波窗口.滤波窗口透过率接近100%,而窗口以外的透过率在0.01以下.缺陷结构产生的Cantor分布,对光子晶体的透射特性产生很大影响,通过调整GCLM的结构,可以控制带隙的宽度及带隙中滤波窗口的数量和位置.和其他一维光子晶体相比,这种滤波特性能更好地应用在CWDM中.     

构成谐振腔的光子晶体端面反射镜的设计

研究了光子晶体作为谐振腔端面反射镜的应用.利用有效折射率法和2DPWE以及2DFDTD方法结合对构成谐振腔的两个端面反射镜进行了设计,得到左端面反射镜的最佳光子晶体晶格周期数为11×11,而右端面反射镜的最佳光子晶体晶格周期数为3×11,这为实验工作提供了良好的理论依据.     

Ge-Ga-S-CsCl硫卤玻璃的光学带隙研究

采用熔融急冷法制备了系列Ge-Ga-S-CsCl玻璃,测试了样品的密度,吸收光谱和透过光谱,结果显示了该系统玻璃具有较宽从可见到中远红外透过区域(0.4-11.6μm),具有潜在的多光谱成像特征。利用离子活化能和平均配位数的相关理论,讨论了玻璃光学带隙与CsCl含量的变化关系。     

光子晶体应变片的基本原理

光子晶体是人造的周期性结构材料.作为一种复合材料,各组份的介电性质及其空间排列方式决定了光子晶体具有独特的光带隙性能.光子晶体受力变形后必然会改变各组份的空间排列方式,从而改变其光带隙性能.本文利用数值方法模拟了一维光子晶体承受正应变时对其光带隙性能的影响,发现应变的大小与禁带起始波长及截止波长之间存在简单的线性关系.既通过测量光子晶体的光带隙性能就可以得知应变的大小,从而验证了制造光子晶体应变片的可行性.这种应变片的优点是不需要导线相联,而且没有活动部件.     

含有烷基侧链的杂环芴基共聚物的光电性能

通过对9,9-二辛基芴(DOF)与4,7-二噻吩-2,1,3-萘并噻二唑(DNT)共聚物(PFDNT)和9,9-二辛基芴(DOF)与4,7-二(3-己基噻吩)-2,1,3-萘并噻二唑(HDNT)共聚物(PFHDNT)的光电特性进行比较研究,发现烷基侧链上引入杂环窄带隙单体能有效提高芴基共聚物的分子量和光荧光的量子产率。共聚物PFHDNT的光致发光和电致发光峰相对于共聚物PFDNT发生了蓝移,可能是由于长烷基侧链的空间位阻减小了π^*有效共轭长度导致其发射峰发生蓝移。此外共聚物PFHDNT器件的电荧光量子效率并未由于引入烷基侧链而降低。     

Si基光发射材料的探索

由于Si基光发射材料具有与先进的Si微电子技术兼容和成本低廉的优势,一直是光电子集成(OEIC)工程应用的首选材料。但由于体材料Si是一种间接带隙半导体,不可能成为有效的光发射体。如何通过已有的物理学原理和可行的微加工技术把它改造成为有效的发光材料,甚至成为严格意义上的直接带隙材料,给实验研究工作者和材料设计理论工作者提出了挑战。除多孔Si之外,最近已有若干令人鼓舞的方案,包括Si纳米晶、Si/O超晶格和注硼位错工程等方法,实现了Si基材料的有效发光试验。本文在分析其中最令人关注的进展的基础上,认为要实现高效率、高响应速率的Si基发光材料,以适应超高速、大容量信息处理和传输的要求,较好的途径是直接设计出具有直接带隙的Si基材料。因为避免界面态参与发光过程,对于提高响应速度至关重要。但是如何设计直接带隙的半导体材料并没有现成的规则可依循。我们建议一个经验的对称性法则,并设计出一种新的硅基超晶格。通过计算机模拟计算表明,其中Se/Si₁₀/Se/Si₁₀/Se超晶格具有相当理想的直接带隙特征,其带隙处于红外波段。预期这类新材料及有关器件会有优越的光发射和各种光学性能,其制作也可方便地与硅微电子工艺兼容。因此,它在信息光电子领域有强大的应用潜力。