溶胶-凝胶法制备氧化钒薄膜的结构及特性研究 被引量：10

1

作者 何琼 许向东 +5 位作者 温粤江 蒋亚东 马春前 敖天宏 黄锐 孙自强 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2013年第3期35-38,共4页

利用溶胶-凝胶法制备了氧化钒薄膜,在大气环境及400℃下、对产物进行不同时间的退火处理。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、高阻仪、紫外-可见分光光度计和傅里叶红外光谱仪,对薄膜的形貌、晶态、电学和光学特性等进行了系统的分析。... 利用溶胶-凝胶法制备了氧化钒薄膜,在大气环境及400℃下、对产物进行不同时间的退火处理。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、高阻仪、紫外-可见分光光度计和傅里叶红外光谱仪,对薄膜的形貌、晶态、电学和光学特性等进行了系统的分析。结果表明,退火时间明显地影响溶胶-凝胶法制备氧化钒薄膜的化学结构及光电性能:退火时间过短,薄膜中有机成分不能完全分解、并且结晶度低;退火1h时,薄膜主要成分为V2O5和VO2,此时薄膜电阻低、但光吸收性弱;退火2h以上,薄膜中的主要成分为V2O5,此时薄膜电阻变大、但光吸收性有所加强。研究了退火时间对溶胶-凝胶制备氧化钒薄膜的化学结构及光电特性的影响,揭示了相关的微观机理。 展开更多

关键词 氧化钒薄膜 溶胶-凝胶 退火

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溶胶凝胶制备氧化钒薄膜的生长机理及光电特性 被引量：8

2

作者 何琼 许向东 +6 位作者 温粤江 蒋亚东 敖天宏 樊泰君 黄龙 马春前 孙自强 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期329-335,共7页

采用溶胶凝胶法,在不同的退火温度下制备了不同的氧化钒薄膜.利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、高阻仪、紫外-可见分光光度计和傅里叶红外光谱仪等,对薄膜的形貌、晶态、电学和光学特性进行了分析.结果表明,溶胶凝胶法获取V2O5薄膜的... 采用溶胶凝胶法,在不同的退火温度下制备了不同的氧化钒薄膜.利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、高阻仪、紫外-可见分光光度计和傅里叶红外光谱仪等,对薄膜的形貌、晶态、电学和光学特性进行了分析.结果表明,溶胶凝胶法获取V2O5薄膜的最佳退火温度为430℃,低于此温度不利于使有机溶剂充分分解,高于此温度则V—O键发生裂解、形成更多的低价态氧化钒.本文制备的氧化钒薄膜具有较高的电阻温度系数和光吸收率,适合应用在非制冷红外探测器中.本文揭示了溶胶凝胶法制备氧化钒薄膜的生长机理. 展开更多

关键词 氧化钒薄膜 溶胶凝胶 光电特性 生长机理

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太赫兹超材料响应频率及频带的调控 被引量：7

3

作者 黄锐 许向东 +5 位作者 敖天宏 何琼 马春前 温粤江 孙自强 蒋亚东 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期44-50,共7页

自然界中很多材料在太赫兹(THz)频段没有电磁响应,THz超材料的出现为太赫兹技术的发展和应用带来了新的机遇.但目前超材料太赫兹响应的调节方式比较繁琐,影响了理论与应用研究的开展.作者提出一种调制太赫兹超材料响应的简易新方法,即... 自然界中很多材料在太赫兹(THz)频段没有电磁响应,THz超材料的出现为太赫兹技术的发展和应用带来了新的机遇.但目前超材料太赫兹响应的调节方式比较繁琐,影响了理论与应用研究的开展.作者提出一种调制太赫兹超材料响应的简易新方法,即将超材料的结构单元整体按比例地放大和缩小.仿真结果表明,已满足阻抗匹配条件的超材料结构经整体比例变化之后,仍然满足阻抗匹配条件;而且,调整后超材料的吸收频率与尺寸变化的倍数成反比;令人惊奇的是,超材料的响应频带也随着单元尺寸的整体缩小而变宽.通过这种简易的尺寸变化方式,我们可以利用普通的超材料结构,得到一定范围内对任意入射频率具有完美吸收(吸收峰值大于98%)的太赫兹超材料.这种调制方式使超材料的设计变得更加简化,为超材料的理论与应用(特别是在器件中的应用)研究提供了更广阔的空间. 展开更多

关键词 超材料 太赫兹 吸收频率 响应频带 调控

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介质层对超材料太赫兹响应特性的控制规律 被引量：4

4

作者 敖天宏 许向东 +6 位作者 黄锐 蒋亚东 姚洁 何琼 孙自强 温粤江 马春前 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期333-339,共7页

作为超材料的重要组成部分,介质层是影响超材料响应特性的关键因素.固定超材料的尺寸和表层金属图形,通过理论推导和仿真模拟详细分析了在太赫兹波段下介质层的介电常数和厚度两个参数对超材料响应特性的控制规律,并首次确定了响应频率... 作为超材料的重要组成部分,介质层是影响超材料响应特性的关键因素.固定超材料的尺寸和表层金属图形,通过理论推导和仿真模拟详细分析了在太赫兹波段下介质层的介电常数和厚度两个参数对超材料响应特性的控制规律,并首次确定了响应频率与介电常数的关系方程.结果表明,在其他参数不变的情况下,超材料的响应频率主要取决于介质层的介电常数的实部大小,而其吸收率则主要取决于介质层的厚度.据此,提出一种设计超材料的新方法:首先将设计要求的响应频率代入频率方程计算出相应介质层的介电常数,由此挑选合适的介质材料;然后固定介电常数、调节介质层厚度,获得在特定频率具有特定吸收率的超材料. 展开更多

关键词 太赫兹 介质材料 超材料 频率方程 控制规律

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双层红外微测辐射热计的微桥结构仿真 被引量：4

5

作者 杨卓 许向东 +5 位作者 敖天宏 王志 樊泰君 黄龙 蒋亚东 陈超 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第7期1677-1683,共7页

非制冷红外探测器具有广阔的军事和民用前景。近年来,出现了一类性能优越的新型双层微测辐射热计型红外探测器。利用有限元分析方法和光学导纳矩阵法详细研究了两种类型的双层微测辐射热计的主要性能。结果表明,双层微测辐射热计的综合... 非制冷红外探测器具有广阔的军事和民用前景。近年来,出现了一类性能优越的新型双层微测辐射热计型红外探测器。利用有限元分析方法和光学导纳矩阵法详细研究了两种类型的双层微测辐射热计的主要性能。结果表明,双层微测辐射热计的综合性能优于单层微测辐射热计。其中,双层S型结构的温升最优,但其力学稳定性较差,难以满足实践需要;双层U型结构的温升虽低于双层S型结构的温升,但明显优于单层微桥;重要的是,双层U型结构在光吸收性能、力学稳定性、器件制造等方面均优于双层S型结构。所以,双层U型结构的综合性能更优。还设计了一种综合性能更优的改进型双层U型结构。 展开更多

关键词 非制冷红外探测器 有限元分析 光学导纳矩阵法

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螺旋环超材料太赫兹吸波器的响应原理及特性 被引量：3

6

作者 陈哲耕 许向东 +7 位作者 谷雨 敖天宏 李欣荣 戴泽林 孙铭徽 蒋亚东 连宇翔 王福 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期321-329,共9页

提出一种表层电磁谐振器呈螺旋环的超材料太赫兹吸波器.与常规的超材料吸波器不同,在材料的种类及厚度都不变的情况下,仅通过改变表面螺旋环的环数或环的起始和终止位置,就能有效地调节螺旋环超材料的太赫兹响应性能.研究发现,该超材料... 提出一种表层电磁谐振器呈螺旋环的超材料太赫兹吸波器.与常规的超材料吸波器不同,在材料的种类及厚度都不变的情况下,仅通过改变表面螺旋环的环数或环的起始和终止位置,就能有效地调节螺旋环超材料的太赫兹响应性能.研究发现,该超材料的响应频率的仿真值与驻波理论计算值基本吻合,说明螺旋环超材料的响应机理可以通过驻波理论解释、其响应频率具有可预计性.为了探究螺旋环超材料的响应机理,还比较研究了闭合圆环及开口圆环超材料吸波器的性能.结果表明,螺旋环、闭合圆环、开口圆环三种超材料吸波器具有部分类似的太赫兹响应性能.但是,与另外两种超材料不同,螺旋环超材料的表层电磁谐振器是半径连续变化的螺旋环、具有更强的耦合作用以及更加简便和灵活的性能调节方式.研究成果对超材料的理论及设计研究有新的启示. 展开更多

关键词 螺旋环超材料 太赫兹吸波器 机理 特性

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氧化钒-碳纳米管复合薄膜的制备及特性 被引量：3

7

作者 温粤江 许向东 +6 位作者 何琼 樊泰君 杨书兵 黄龙 敖天宏 马春前 蒋亚东 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期297-302,共6页

提出了一种制备氧化钒热敏电阻薄膜的新方法。采用紫外光和过氧化氢相结合的方法,对多壁碳纳米管进行功能化处理,然后通过溶胶-凝胶法,使功能化碳纳米管与V2O5相复合,制备氧化钒-碳纳米管复合薄膜。与单纯的氧化钒薄膜相比,氧化钒-碳纳... 提出了一种制备氧化钒热敏电阻薄膜的新方法。采用紫外光和过氧化氢相结合的方法,对多壁碳纳米管进行功能化处理,然后通过溶胶-凝胶法,使功能化碳纳米管与V2O5相复合,制备氧化钒-碳纳米管复合薄膜。与单纯的氧化钒薄膜相比,氧化钒-碳纳米管复合膜的薄膜方阻和光学带隙发生减小,而电阻温度系数(TCR)和光吸收率相应增大。复合膜还具有更高的载流子迁移速率,更加适合应用到红外探测器当中。 展开更多

关键词 薄膜 红外探测器 多壁碳纳米管 五氧化二钒 电学性能 光学性能

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非制冷红外焦平面微桥形变的主要原因及其控制 被引量：1

8

作者 樊泰君 许向东 +6 位作者 王志 敖天宏 马淑敏 黄龙 杨卓 蒋亚东 陈超 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期2588-2593,共6页

微桥是微测辐射热计阵列像元的重要部分,经微细加工工艺制成的微桥结构常常发生弯曲变形,从而严重影响器件性能。利用有限元分析方法研究了造成微桥变形的原因。结果表明,重力导致的微桥形变值仅为1.44×10-5μm,而薄膜的本征应力... 微桥是微测辐射热计阵列像元的重要部分,经微细加工工艺制成的微桥结构常常发生弯曲变形,从而严重影响器件性能。利用有限元分析方法研究了造成微桥变形的原因。结果表明,重力导致的微桥形变值仅为1.44×10-5μm,而薄膜的本征应力导致的形变值却高达2.108μm,与实际观测值相当。因此,本征应力是造成微桥变形的主要原因。此外,还研究了本征应力梯度导致的形变,并提出了采用在电极的表面再沉积一层SiNx薄膜的方法,使桥腿的形变值由0.587μm明显地减小到0.271μm,有效地控制了本征应力梯度导致的桥腿变形。 展开更多

关键词 微桥 形变 重力 本征应力 有限元分析

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In_(0.53)Ga_(0.47)As雪崩光电二极管单光子探测器的温度特性研究 被引量：2

9

作者 敖天宏 赵江林 +3 位作者 童启夏 柳聪 崔大健 张承 《半导体光电》 CAS 北大核心 2022年第4期765-769,共5页

In_(0.53)Ga_(0.47)As雪崩光电二极管单光子探测器(SPAD)的响应覆盖短波950~1700nm,具有体积小、灵敏度高等特点,在量子通信、激光测距、激光雷达等应用有广泛前景。工作温度是影响In_(0.53)Ga_(0.47)AsSPAD性能的重要因素,温度越高暗... In_(0.53)Ga_(0.47)As雪崩光电二极管单光子探测器(SPAD)的响应覆盖短波950~1700nm,具有体积小、灵敏度高等特点,在量子通信、激光测距、激光雷达等应用有广泛前景。工作温度是影响In_(0.53)Ga_(0.47)AsSPAD性能的重要因素,温度越高暗计数率越大,导致器件的噪声也越大。研究器件温度特性是实现暗计数抑制的重要途径。建立了数学模型来提取器件光电性能参数,通过分析吸收层、倍增层中载流子对温度的影响,获得最优器件结构参数。最后,制作了光敏面直径达到70μm的In_(0.53)Ga_(0.47)AsSPAD芯片,并进行了封装测试。结果显示,70μmIn_(0.53)Ga_(0.47)AsSPAD在室温下的探测效率为14.2%,暗计数率为88.6kHz,噪声等效功率为3.82×10^(-16)W·Hz^(-1/2),仿真结果与测试结果的拟合曲线一致。 展开更多

关键词 In_(0.53)Ga_(0.47)As SPAD 温度特性 短波红外探测器 激光雷达

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一种25 Gbit/s背入射高速InAlAs雪崩光电二极管 被引量：1

10

作者 黄晓峰 陈伟 +5 位作者 董绪丰 敖天宏 王立 唐艳 张圆圆 罗鸣 《半导体光电》 CAS 北大核心 2022年第1期122-125,共4页

设计并制备了一种面向25 Gbit/s长距离传输用背面进光高速InAlAs雪崩光电二极管(APD),芯片采用垂直台面吸收-渐变-电荷-倍增层分离(SAGCM)结构,通过刻蚀工艺形成三层台面,将电场限制在最大台面倍增层的中心,有效降低了台面边缘击穿风险... 设计并制备了一种面向25 Gbit/s长距离传输用背面进光高速InAlAs雪崩光电二极管(APD),芯片采用垂直台面吸收-渐变-电荷-倍增层分离(SAGCM)结构,通过刻蚀工艺形成三层台面,将电场限制在最大台面倍增层的中心,有效降低了台面边缘击穿风险。器件采用倒装焊结构,背面集成微透镜,以提高光耦合孔径。研制的APD芯片在增益M=1时,对1310 nm波长光的响应度为0.84 A/W;在M=10时,3 dB带宽达到19 GHz;增益带宽积为180 GHz;在5×10^(-5)误码率下最佳灵敏度为-22.3 dBm,可支持100GBASE-ER4通信标准。 展开更多

关键词 25 Gbit/s 雪崩光电二极管 INALAS SAGCM 微透镜 100GBASE-ER4

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通过附加金属条调节超材料的太赫兹响应

11

作者 姚洁 许向东 +6 位作者 陈哲耕 戴泽林 李欣荣 敖天宏 范凯 王蒙 邹蕊矫 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期542-549,共8页

针对传统超材料的太赫兹响应调控难度大、程序复杂的缺点,提出调节超材料太赫兹响应特性的一种新方法.该方法是在传统三层超材料的结构与材料参数均不变的情况下,在中间介质层中引入一条附加的金属条,仅通过调节该金属条的位置和线宽,... 针对传统超材料的太赫兹响应调控难度大、程序复杂的缺点,提出调节超材料太赫兹响应特性的一种新方法.该方法是在传统三层超材料的结构与材料参数均不变的情况下,在中间介质层中引入一条附加的金属条,仅通过调节该金属条的位置和线宽,就能实现超材料对入射太赫兹波的响应频率、吸收峰值等的有效调节.结果显示,当附加金属条由底层向表层的方向移动时,超材料的响应频率红移.当金属条位于介质的中间位置时,超材料的吸收率达到最大(99.98%).而且,当金属条的线宽增大时,超材料的响应频率红移、吸收增强.此外,当太赫兹入射角≤45°时,该超材料的中心响应频率稳定、吸收率峰值较高.但是,当入射角>45°时,超材料的响应频率蓝移、吸收率峰值明显下降.根据这种新方法,能够对超材料的太赫兹响应进行有效控制,同时避免设计超材料结构的复杂过程. 展开更多

关键词 超材料 太赫兹 响应频带 吸收频率 调控

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多模光纤耦合InGaAsP/InP单光子探测器模块 被引量：1

12

作者 崔大健 张承 +3 位作者 赵江林 敖天宏 李艳炯 严银林 《半导体光电》 北大核心 2021年第3期327-331,共5页

针对1064nm波段高灵敏激光测距应用,设计了一种由单光子雪崩光电二极管(SPAD)、微型热电制冷器(TEC)、主动淬灭主动恢复电路(AQAR)、温控单元、高压单元、FPGA等混合集成的高性能单光子探测器模块。SPAD芯片采用了分离吸收渐变电荷倍增(... 针对1064nm波段高灵敏激光测距应用,设计了一种由单光子雪崩光电二极管(SPAD)、微型热电制冷器(TEC)、主动淬灭主动恢复电路(AQAR)、温控单元、高压单元、FPGA等混合集成的高性能单光子探测器模块。SPAD芯片采用了分离吸收渐变电荷倍增(SAGCM)的InGaAsP/InP材料结构设计,内部电场分布经Matlab软件仿真,结果显示该结构具有良好的增益特性。SPAD芯片通过TEC制冷保持低温工作来降低暗计数以抑制器件的噪声。低延迟AQAR由高速比较器与宽带放大器构成,淬灭时间约为1.2ns,有效减少了后脉冲效应。测试结果表明,在-30℃,探测效率为30.2%下,暗计数率仅为1.9kHz,在死时间为0.8μs时,后脉冲为10.4%。通过集成化设计的单光子探测器模块具有探测效率高和暗计数率低的优势,能够满足小型化激光测距应用需求。 展开更多

关键词 集成制冷 单光子雪崩光电二极管 激光测距 AQAR

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InGaAs单光子雪崩焦平面研究进展(特邀) 被引量：3

13

作者 崔大健 敖天宏 +4 位作者 奚水清 张承 高若尧 袁俊翔 雷勇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期1-11,共11页

雪崩光电二极管(APD)是一种高灵敏度光电器件。按照工作电压的不同可分为线性APD和盖革APD。其中,盖革APD的工作电压高于击穿电压,利用半导体材料内部载流子的高雪崩增益可实现单光子级信号探测,也被称为单光子雪崩光电二极管(SPAD)。In... 雪崩光电二极管(APD)是一种高灵敏度光电器件。按照工作电压的不同可分为线性APD和盖革APD。其中,盖革APD的工作电压高于击穿电压,利用半导体材料内部载流子的高雪崩增益可实现单光子级信号探测,也被称为单光子雪崩光电二极管(SPAD)。InGaAs材料SPAD在0.9~1.7μm光谱范围内有高量子效率,是1.06、1.55μm主动激光探测的理想探测器。通过将高效率InGaAs SPAD阵列芯片与CMOS计时/计数读出电路芯片集成封装,制备的雪崩焦平面探测器可对光子信号进行时间量化,在三维激光雷达、远距离激光通信、稀疏光子探测等领域有广泛应用。介绍了InGaAs单光子雪崩焦平面的器件结构及基本原理,在此基础上回顾了国内外雪崩焦平面技术的研究进展,并对未来发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 INGAAS 单光子探测器 雪崩焦平面 三维激光成像 激光通信

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