日盲雪崩探测器滤波膜系的优化设计及器件性能的影响

利用传输矩阵法设计了空气与基本膜系之间具 有3个周期减反膜结构的日盲紫外探测器滤波膜系,并利用半导体 器件仿真软件Atlas分析集成了滤波膜系的GaN/AlGaN异质结雪崩光电探测器(APDs)的光 电性能。研究结果表明,相对 无减反射膜的滤波膜系,本文设计的膜系明显提高了光在日盲区的透过率及截止区的反射率 ,使GaN/AlGaN APDs有更 加平滑的光谱响应曲线、更大的响应度、更陡峭的响应截止边频及更好的滤波性能;同时, GaN/AlGaN APDs比传统AlGaN APDs 更有利于光生空穴的注入,使GaN/AlGaN APDs的最大光谱响应度及紫外/可见抑制比较传统的 APDs提高超过300%。     

离子检测仪器中新型直流—射频聚焦电场电极结构性能研究

基于直流—射频电极结构对离子的径向和轴向聚焦理论,以离子检测仪器中质子转移反应质谱检测技术为例,对该新型电极结构展开理论和实验研究,相比于静电场电极结构,直流—射频聚焦电场电极结构的性能更好,丙酮产物离子强度提高了近10倍,初步的实验结果表明该结构对于提高离子相对透过率具有较大潜力,同时,该新型直流—射频聚焦电场电极结构对于提高其他类型的离子检测仪器性能将具有一定的应用潜力和参考价值.     

离子检测仪器中离子运动轨迹模拟研究

结合Simon 7.0程序编程,将最新而又最经典的离子与分子碰撞模型即Monte Carlo算法应用于离子运动轨迹模拟.本文以离子检测分析技术中的代表质子转移反应质谱(PTR-MS)检测技术为例,结合PTR-MS实验条件,实现了在1.0 Torr和298.15 K条件下对处于均匀电场漂移管中反应离子H3O+的运动轨迹模拟.根据离子运动轨迹模拟和统计分析,为离子检测分析技术性能优化进而提高离子的透过率提供理论支撑和参考,该理论模拟方法在提高离子检测分析技术及其同类检测仪器灵敏度方面显示出一定的应用优势和潜力.     

一维光子晶体偏振滤波器通道数的影响因素研究

光子晶体偏振滤波器是利用光子晶体带隙特性来控制信号光偏振状态的一种新型滤波器, 在光纤通信、光学传感测量、光学信息处理等领域均有重要应用。通道数多少是偏振滤波器设计的重要指标, 通道越多则信息容量越大, 越有利于系统的小型化微型化。利用光学传输矩阵法研究了影响一维光子晶体偏振滤波器通道数目的因素, 研究表明：(1）光子晶体缺陷层厚度是影响滤波器通道数目的关键因素, 通道数N与厚度D近似满足线性关系, 在500 ～650 nm波段函数关系为N=0.0035D+0.159; (2）缺陷层折射率nc的变化也会导致通道数改变, 折射率越大通道数越多;( 3）光子晶体单元层数和单元厚度改变不会影响滤波通道数, 但可以调节通道中心波长位置, 同时对偏振度和分离度也有影响。     

极化调控AlGaN基日盲紫外雪崩光电二极管性能优化

通过数值模拟研究了各层参数对极化调控的背入射异质结分离吸收倍增层型AlGaN基雪崩光电二极管(APDs)性能的影响,并详细分析相关物理机制。计算结果表明:参数的优化有利于降低APDs的雪崩击穿电压,提高倍增因子。特别是对于P-GaN层AlGaN雪崩光电二极管,倍增因子增加可超过300%,这是由于该雪崩光电二极管的GaN/Al0.4Ga0.6N异质界面的强极化电荷调节了倍增层、中间插入层、吸收层的电场分布,增加了载流子的注入和倍增效率,同时还由于参数优化减小了倍增时的暗电流。     

全硅光子晶体波导中二次谐波产生及影响因素

硅材料是半导体微细加工工艺中的常用材料,属于m3m对称点群,通常无法实现二次谐波产生,导致光子系统芯片中的非线性组件集成困难.提出一种在硅材料中可以实现二次谐波产生光子晶体波导结构.首先给出该波导结构的组成及其基本原理,然后讨论谐波产生的计算模型和计算方法,最后给出针对10.6 μm波长而设计的全硅二维光子晶体波导具体结构参数,以有限时域差分算法为基础,计算分析了谐波产生情况.研究结果表明:该结构利用光子晶体带隙边缘效应增强了硅材料的电四极极化强度从而实现二次谐波产生,在完全相位匹配条件下,当抽运波强度为1.3 MW/mm2时,转换效率为0.2%.最后,对影响谐波转换效率的因素进行了初步分析.     

An improved design for Al Ga N solar-blind avalanche photodiodes with enhanced avalanche ionization

To enhance the avalanche ionization, we designed a new separate absorption and multiplication AlGaN solarblind avalanche photodiode(APD) by using a high/low-Al-content AlGaN heterostructure as the multiplication region instead of the conventional AlGaN homogeneous layer. The calculated results show that the designed APD with Al_(0.3)Ga_(0.7)N/Al_(0.45)Ga_(0.55)N heterostructure multiplication region exhibits a 60% higher gain than the conventional APD and a smaller avalanche breakdown voltage due to the use of the low-Al-content Al_(0.3)Ga_(0.7)N which has about a six times higher hole ionization coefficient than the high-Al-content Al_(0.45)Ga_(0.55)N. Meanwhile, the designed APD still remains a good solar-blind characteristic by introducing a quarter-wave AlGaN/AlN distributed Bragg reflectors structure at the bottom of the device.