大功率量子级联激光器的光学与热学协同优化设计北大核心CSCD

针对大功率量子级联激光器存在热积累严重的问题,本文基于MBE与MOCVD结合的二次外延生长InP基量子级联激光器结构的工艺方法,设计优化中波单管4W连续光输出的大功率量子级联激光器光学与散热性能。通过COMSOL软件对器件结构进行建模,设计器件光学和热学结构模型,分析不同结构参数对器件性能的影响,得到最优结构参数:在In053Ga047As层厚度为50nm,波导下包层InP为1μm,上包层InP为2μm,封装金层厚度为3μm时,器件光学和热学综合性能最优,其中波导光限制因子为074,核心区温度为378 K。本文研究相关结论可为后续大功率中波量子级联激光器结构与工艺设计提供指导。     

基于激基复合物主体的高效TADF/磷光杂化白光有机发光二极管EI北大核心CSCD

发光层中载流子的平衡以及拓宽的激子分布对于制备高性能白光有机发光二极管(WOLEDs)至关重要。采用蓝光热激活延迟荧光(TADF)分子DMAC-DPS、绿光磷光分子Ir(ppy)2(acac)和红光磷光分子RD071制备了基于激基复合物主体的TADF/磷光杂化WOLEDs。在发光层中引入TCTA:DPEPO激基复合物作为主体不仅平衡了电荷和空穴传输,拓宽了激子复合区,并构建蓝-绿-红发光层之间级联式激子能量传递,有效提升了激子利用率,降低了器件的效率滚降。通过调控发光层中载流子平衡及激子分布,白光器件的最大电流效率(CE)、功率效率(PE)和外量子效率(EQE)分别为37.1 cd·A^(−1)、36.4 lm·W^(−1)和17.5%,并且在1000 cd·m^(−2)亮度下依旧保持在26.6 cd·A^(−1)、18.2 lm·W^(−1)和12.3%,对应色坐标(CIE)和显色指数(CRI)分别为(0.451,0.428)和88。值得注意的是,在1000~5000 cd·m^(−2)亮度范围内,CIE变化仅为(0.006,0.004),表现出优异的色稳定性。同时,通过单极性主体和双极性主体的对比,阐明了双极性主体中载流子复合及激子能量传递机制。最终,通过器件传输层的优化进一步降低了器件的工作电压,提升了载流子平衡性,器件EQE及PE分别提升至19.3%和52.6 lm·W^(−1),并保持了高的显色指数(CRI=90)及良好的色稳定性。     

固体浸没式红外超表面透镜设计

红外焦平面阵列在各类红外成像系统中发挥着巨大的作用。为提升红外焦平面的工作温度、量子效率和灵敏度,通常使用微透镜阵列作为红外焦平面的聚光器。当前微透镜阵列的制作材料通常与红外探测器材料不同,因此在集成装配时需要额外的工艺手段,工艺难度较大且效率较低。利用微纳光学超表面技术体系,可以在红外探测器衬底材料上直接制作平面式的固体浸没型微透镜阵列,实现前置微透镜与红外焦平面的单片集成。文中以红外探测领域最有潜力的锑化物Ⅱ类超晶格红外探测器为应用目标,设计了一种基于GaSb衬底的固体浸没式红外超表面透镜。设计的超表面透镜在中波红外波段工作,能适用于所有入射偏振。器件设计焦距为100 μm,理论上在目标波长下的最高聚焦效率达到70.7%,数值孔径(NA)达到1.15。该设计可以推动微透镜阵列向扁平、超薄、轻量的方向发展,简化微透镜阵列与红外焦平面阵列的集成工艺,有望提升红外焦平面的探测效率,并降低制造成本。     

Interface effect on superlattice quality and optical properties of InAs/GaSb type-II superlattices grown by molecular beam epitaxy

We systematically investigate the influence of InSb interface (IF) engineering on the crystal quality and optical properties of strain-balanced InAs/GaSb type-II superlattices (T2SLs). The type-II superlattice structure is 120 periods InAs (8 ML)/GaSb (6 ML) with different thicknesses of InSb interface grown by molecular beam epitaxy (MBE). The high-resolution x-ray diffraction (XRD) curves display sharp satellite peaks, and the narrow full width at half maximum (FWHM) of the 0th is only 30-39 arcsec. From high-resolution cross-sectional transmission electron microscopy (HRTEM) characterization, the InSb heterointerfaces and the clear spatial separation between the InAs and GaSb layers can be more intuitively distinguished. As the InSb interface thickness increases, the compressive strain increases, and the surface "bright spots" appear to be more apparent from the atomic force microscopy (AFM) results. Also, photoluminescence (PL) measurements verify that, with the increase in the strain, the bandgap of the superlattice narrows. By optimizing the InSb interface, a high-quality crystal with a well-defined surface and interface is obtained with a PL wavelength of 4.78 μ, which can be used for mid-wave infrared (MWIR) detection.     

势垒型InAs/InAsSb II类超晶格红外探测器研究进展（特邀）

红外探测技术在卫星侦察、军事制导、天文观测、医疗检测、现代通信等重要领域发挥着关键作用。II类超晶格（T2SLs）红外探测器作为继碲镉汞探测器之后的新一代红外探测材料,在稳定性、可制造性和成本等方面具有独特优势。势垒型InAs/InAsSb T2SLs红外探测器是最具潜力的T2SLs红外探测器之一,近年来其关键性能得到了稳步提高,但仍受吸收系数低、异质外延生长困难和暗电流大等因素的制约。文中综述了III-V族T2SLs的发展历程,分析了势垒型InAs/InAsSb T2SLs红外探测器的不同势垒结构、关键性能和发展趋势,指出了势垒型InAs/InAsSb T2SLs红外探测器需要解决的关键问题和未来发展方向。     

基于联咔唑为骨架的双极主体材料的合成及其在有机电致发光器件中的应用

咔唑类衍生物具有良好的空穴传输性能和较高的三重态能级,在有机电致发光器件中一般用来构建空穴传输材料和主体材料。本文通过在联咔唑的3和6位引入具有电子传输能力的氰基,设计合成了一种以双咔唑二聚体为分子骨架的新型双极性有机电致发光主体材料6,6’-双氰基-9,9’-二苯基-3,3’-联咔唑（BCzDCN）,研究了其发光性能、热稳定性和电化学性质。低温磷光发射光谱测试表明BCzDCN的三重态能级高于传统的天蓝色磷光掺杂材料双（4,6-二氟苯基吡啶-N,C²’）吡啶甲酰合铱（FIrpic）。以BCzDCN为主体材料,FIrpic和双（4-苯并噻吩）[3,2-C]吡啶-N,C²’）乙酰丙酮合铱（PO-01）分别为蓝色和黄色磷光掺杂材料,制备了蓝色和白色有机磷光发光二极管器件。器件的最大电流效率分别达到34.6 cd/A和59.0 cd/A。并且在1000 cd/m²亮度下的效率滚降仅有4.1%和5.1%。