摘要:

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摘要:随着射频通信频谱资源的逐渐饱和,局域范围内高速通信亟需开辟一条新的赛道,而可见光通信得益于光的大带宽本质和通信范围有限而频谱免许可,是传统通信的理想补充之一。GaN基蓝绿光发光光源近十年来的快速发展,特别是性能优良的小尺寸高速光源micro-LED的发展,使其成为“万物互联”的物联网时代终末端通信的重要促进力量。文章分蓝绿光micro-LED和带有谐振腔的GaN基蓝绿光光源(含超辐射发光二极管和激光器)两个主要类别,回顾了蓝绿光高速光源的发展历程和最新进展,主要包括micro-LED结构与阵列、面发射腔增强光源、边发射腔增强光源三个方面。

摘要:AlGaN紫外探测器及其焦平面阵列具有本征可见光盲特性,并可实现无需滤光片的日盲探测,且为全固态器件,是紫外探测技术的一个重要发展方向。文章介绍了AlGaN紫外探测器与焦平面阵列的研究现状及其存在的问题。在此基础上,分析了AlGaN雪崩光电二极管(APD)发展的基本条件,并介绍了AlGaN APD的发展现状及趋势。

摘要:将热氧化与MOCVD工艺相结合,总结了一种在本征GaAs衬底上进行β-Ga₂O₃纳米点阵薄膜制备的工艺,该工艺不涉及金属催化剂与复杂刻蚀,工艺更为简单。使用扫描电子显微镜对所制备薄膜的形貌特征进行了表征与分析,发现所制备的纳米点阵薄膜呈现五方的柱状结构。对所制备样品进行了X射线衍射、拉曼振动、光致发光谱的测试,结果表明薄膜的晶体质量随着MOCVD生长温度与Ⅵ/Ⅲ比的提高而得到优化。使用有限元法(FEM)仿真验证了β-Ga₂O₃纳米点阵薄膜制备的高陷光特点。

摘要:GaN基micro-LED阵列作为新兴的光源技术,已被证明可以在光通信及显示等领域发挥重要作用。如果阵列中的micro-LED能够探测毗邻区域像素的发光性能,将有望形成单片集成发光探测的多功能micro-LED阵列,从而推进未来物联网技术中满足小型化、低功耗需求的光子集成芯片的发展。文章通过实验验证了InGaN/GaN多量子阱结构可以在不同偏压下实现发光和探测的双重功能,从而证明了micro-LED阵列单片集成发光和实时探测的可行性,并进一步将其应用于高稳定性可见光通信以及显示阵列坏点实时检测中,拓宽了micro-LED阵列集成发光探测多功能的潜在应用领域。

摘要:氮化镓(GaN)基近紫外激光器(UVA LD,320~400nm)在紫外固化、3D打印以及医疗等领域具有广泛应用。文章首先概述了GaN基UVA LD的国内外研究现状与关键技术挑战,然后分析了如何从外延生长与结构设计的角度,解决AlGaN的应力调控、高效p型掺杂与量子阱中极化电场的抑制等关键问题,以期为进一步实现高功率、低阈值、长寿命GaN基UVA LD的外延生长提供参考。

摘要:采用金属有机化学气相沉积技术,在半极性蓝宝石衬底上成功生长了具有高电子浓度和良好表面形貌的Si掺杂的非极性a面n-AlGaN外延层。深入研究了铟(In)表面活性剂和无掺杂的AlGaN缓冲层对n-AlGaN的结构特征和电学性能的影响。表征结果表明,利用In表面活性剂和无掺杂的AlGaN缓冲层,非极性a面n-AlGaN外延层的晶体质量的各向异性被有效地抑制,同时显著改善了其表面形貌和电学性能。测得非极性a面n-AlGaN的电子浓度及电子迁移率分别为-4.8×10¹⁷cm-3和3.42cm²/(V·s)。

摘要:基于氮化镓(GaN)等宽禁带(WBG)半导体的金氧半场效应晶体管(MOSFET)器件在关态耐压下,栅介质中存在与宽禁带半导体临界击穿电场相当的大电场,致使栅介质在长期可靠性方面受到挑战。为了避免在GaN器件中使用尚不成熟的p型离子注入技术,提出了一种基于选择区域外延技术制备的新型GaN纵向槽栅MOSFET,可通过降低关态栅介质电场来提高栅介质可靠性。提出了关态下的耗尽区结电容空间电荷竞争模型,定性解释了栅介质电场p型屏蔽结构的结构参数对栅介质电场的影响规律及机理,并通过权衡器件性能与可靠性的关系,得到击穿电压为1200V、栅介质电场仅0.8MV/cm的具有栅介质长期可靠性的新型GaN纵向槽栅MOSFET。

摘要:二维金刚石是具有独特物理特性的原子级厚度超薄金刚石纳米膜,同时具备体金刚石的多种优异性质。目前,关于二维金刚石的研究尚处于初始阶段,主要集中于结构和电学性能的理论工作,近年来开始有实验制备相关报道。文章介绍了二维金刚石的最新进展,重点讨论了结构、表面功能调制和电学特性的理论和实验结果,及其发展趋势、面临的挑战和应用前景。

摘要:六方氮化硼中子探测器具有泄漏电流小、体积小、响应速度快、探测效率高、对γ射线不灵敏等优点,有望取代传统的³He气体探测器和微结构半导体中子探测器而得到广泛应用。文章介绍了六方氮化硼中子探测器的原理,从制备工艺、探测器结构、探测器性能等方面综述了六方氮化硼中子探测器近年来的研究进展。

摘要:文章首先重点介绍了国内外开展GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的电子、质子及其他辐射粒子或射线辐照实验的研究进展,然后从辐照损伤效应的仿真模拟研究、抗辐射加固技术、损伤预估方法等方面综述了GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池辐照损伤效应及加固技术的研究进展,最后梳理了当前GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池辐照损伤效应研究中亟待解决的关键技术问题,为深入开展GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池辐照损伤效应实验方法标准制定、损伤机理分析、在轨寿命预估及抗辐射加固技术研究提供了理论指导和实验技术支持。

摘要:利用金属有机化学气相沉积方法在蓝宝石衬底上生长了一系列具有双中温AlN插入层(MTG-AlN)的半极性AlN薄膜样品。中温生长的AlN插入层具有较大的表面粗糙度,形成了类似纳米级图形化衬底结构,能够有效阻断高温生长的半极性AlN样品中堆垛层错的传播,从而提高半极性AlN样品的表面形貌和晶体质量。通过原子力显微镜和X射线衍射仪的表征,研究了MTG-AlN插入层厚度在20~100nm之间的变化对半极性AlN样品的表面形貌和晶体质量的影响。结果表明,所有半极性AlN样品都具有[1122]取向。当插入的MTG-AlN中间层厚度约为80nm时,半极性AlN样品表面粗糙度显著降低,晶体质量明显改善。

摘要:针对具备100~200nm薄吸收区的肖特基型探测器,研究了不同金属接触对其暗电流和光谱响应特性的影响。以GaN基材料为主体,在薄层Al0.42Ga0.58N表面分别制备Au和Ni/Au形成肖特基接触,在Al0.55Ga0.45N表面以Ti/Al/Ti/Au制备欧姆接触,从而制备薄吸收区的AlGaN肖特基日盲探测器。结果表明对AlGaN材料,Au肖特基型探测器的光响应良好,达到0.10A/W,外量子效率峰值为47%,但暗电流稍大,为3.91×10-10A/cm²。而Ni/Au肖特基型探测器的暗电流稳定,普遍在4.17×10-11A/cm²,而响应率一般,为0.07A/W,外量子效率为33%。测试结果与仿真模型基本一致,对正照式,受势垒高度和界面损耗层等因素影响,相较Ni/Au肖特基型探测器,Au肖特基型探测器的响应范围更大、响应率更高；对背照式,吸收层的厚度对响应范围有很大影响,薄吸收区有效展宽了响应区域。

摘要:采用脉冲直流磁控溅射方法在Si(100)衬底上制备了ScAlN薄膜。以溅射的ScAlN作为缓冲层,在Si(100)衬底上用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术外延了GaN薄膜。使用高分辨X射线衍射、原子力显微镜和拉曼光谱研究了ScAlN缓冲层的厚度对ScAlN缓冲层和GaN外延层的影响。研究结果表明,ScAlN缓冲层的厚度是影响GaN薄膜晶体质量的重要因素。随着ScAlN厚度的增加,ScAlN的(002)面X射线衍射摇摆曲线半高宽持续减小,GaN的(002)面X射线衍射摇摆曲线半高宽先减小后增大。当ScAlN缓冲层厚度为500nm时,得到的GaN晶体质量最好,其中GaN(002)面的X射线衍射摇摆曲线半高宽为0.38°,由拉曼光谱计算得到的张应力为398.38MPa。

摘要:基于氮化镓材料的微型发光二极管(micro-LED)已逐渐成为可见光通信和下一代显示器等许多光电器件的主要发光源。由非辐射复合和量子限制斯塔克效应(QCSE)引起的低外量子效率(EQE)是微型发光二极管应用开发过程中的主要瓶颈。文章讨论了微型发光二极管低EQE的成因,分析了其物理特性,并提出了改善其EQE的优化方法。

摘要:文章首先介绍了紫外发光二极管(UV LED)器件以及目前研发阶段遇到的技术瓶颈。然后分析了UV LED对水中有害微生物的灭活机理。在微生物灭活过程中,详细考察了UV LED的不同应用类型,包括UV LED在不同类型UV反应器中的应用、基于UV LED的高级氧化工艺(AOPs)、不同波长UV LED的组合使用等。最后,总结了深紫外发光二极管在饮用水杀菌消毒领域存在的问题并进行了展望。

摘要:基于无铅压电陶瓷的高性能器件的应用日益广泛。铋基材料具有一定的综合性能,尤其在高温压电领域,是一种有潜力替代锆钛酸铅(PZT)基材料的候选体系。文章综述了与如何调控无铅压电材料性能这一关键问题相关的国内外研究进展,对调节相界、掺杂、调控制备工艺和畴工程等多方面进行了阐述,并尝试分析了无铅压电体系在实用化道路上存在的亟待解决的问题。

摘要:设计并研制了一种四谱段时间延迟积分电荷耦合器件(TDICCD)图像传感器,器件将四个TDICCD集成在同一芯片上,通过在光窗对应位置上镀不同的窄带滤光膜实现多谱段分光。该TDICCD图像传感器的像元尺寸为28μm×28μm,水平寄存器的有效像元数为3072元,行频为10kHz,电荷转移效率高达0.99999,饱和输出电压为2650mV,抗弥散能力大于等于100倍,动态范围为7143∶1。

摘要:分布反馈(Distributed Feedback,DFB)半导体激光器具有体积小、成本低和工艺成熟等优势,但兆赫兹量级的线宽使其应用范围受限。采用环形谐振器对其进行自注入锁定,可将线宽压窄到千赫兹量级,但仍存在锁定不稳定的问题。文章采用四只不同的环形谐振器对DFB半导体激光器进行自注入锁定,通过实验监测自注入锁定时多个端口的光功率、偏振态和光波长的变化,揭示影响DFB半导体激光器自注入锁定稳定性的因素有谐振模式跳变、偏振态跳变,以及外界温度和振动引起的锁定环路的相位变化,且使用不同类型的环形谐振器进行锁定时,主导的影响因素不同。控制这些影响因素可以改善DFB半导体激光器自注入锁定的稳定性,使DFB半导体激光器自注入锁定技术有更好的应用效果。

摘要:提出并设计了一种双向泵浦、双程结构的掺铒光纤放大自发辐射宽带光源。对该光源的实现方案和优化效果进行了实验研究,并分析了该光源的输出功率转化效率、光谱平坦度以及工作稳定性。结果表明,和前向泵浦ASE输出相比,该结构所产生的宽带光源泵浦转化效率提高8.24%,在不加任何滤波器条件下1525~1557nm之间光谱平坦度提升1dB,3dB线宽增加24.56nm。实现了1h内光功率和光谱的稳定输出,可为光纤传感、光谱分析等领域提供光源。

摘要:通过控制室温下射频磁控溅射过程中不同的氩气工作气压、溅射功率和沉积时间,在石英玻璃上沉积Al掺杂ZnO(AZO)薄膜,探究了三种工艺条件对制备的AZO薄膜的微结构及光电性能的影响。所制备的AZO薄膜经500℃退火后均为六方纤锌矿结构,具有优异的透明度,在可见光范围内的平均透过率均在86%以上。在气压0.25Pa、功率200W下,溅射时间为10min时,薄膜的电阻率低至5.04×10-3Ω·cm,而溅射时间为15min时,Haacke性能指数最优,为0.314×10-3Ω-1。结果表明,磁控溅射制备的AZO薄膜的晶体结构、方阻和透过率等特性与制备过程中的气压、功率和时间密切相关,通过评价性能指数可指导优化AZO薄膜的制备工艺。

摘要:以六羰基钼和氧气为前驱体,通过等离子增强原子层沉积技术(PE-ALD)在硅基片上实现了α-MoO₃薄膜的低温制备。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪等手段对薄膜的晶体结构、表面形貌及薄膜成分进行表征和分析。研究发现衬底温度和氧源脉冲时间对MoO₃薄膜的晶体结构和表面形貌变化起关键作用。当衬底温度为170℃及以上时所制备的薄膜为α-MoO₃；适当延长ALD单循环中的氧源脉冲时间有利于低温沉积沿(0k0)高度择优取向的MoO₃薄膜。根据对不同厚度MoO₃薄膜表面的原子力显微图片分析,MoO₃薄膜为岛状生长模式。

摘要:采用微波等离子体化学气相沉积,在不同的沉积条件下得到两种微米金刚石颗粒薄膜,通过拉曼光谱仪和X射线仪分析了两种薄膜的成分,用扫描电子显微镜分析了两种薄膜的表面形貌,用二级结构的场发射装置研究了薄膜的场发射性能,最终分析并讨论了场发射性能优异的微米金刚石薄膜的特征。

摘要:MoS₂是一种具有特殊能带结构的二维半导体材料,当层数较少时,其带隙会随层数显著减小。因此,基于MoS₂势垒层的磁性隧道结会展现出更丰富的物理特性。文章通过理论计算分别得到了单层、双层、三层以及五层MoS₂势垒层磁性隧道结的温度-偏压相图,研究了铁磁电极半交换劈裂能对相图特性的影响。计算结果表明:单层和三层MoS₂势垒层磁性隧道结适合应用于低温器件中。其中,单层MoS₂势垒层磁性隧道结在高功率工作环境下具有优异的性能。双层MoS₂势垒层磁性隧道结的优化区域位于室温和低偏压区,因此适用于信息存储领域。五层MoS₂势垒层磁性隧道结可通过调节铁磁电极参数使其工作在较宽的功率范围内。上述研究结果为MoS₂势垒层磁性隧道结的应用奠定了坚实的理论基础。

摘要:超像素分割作为目标分割的预处理环节,能够极大地减少后续处理的数据量,对图像分割起着至关重要的作用。在大部分超像素生成算法中,初始种子点的选取都是以规则网格或随机确定,这容易导致欠分割。为了得到良好的初始种子点分布,减少种子点选取引起的欠分割,提出了一种基于Kmeans++的自适应确定超像素种子点方法,并由此改进了简单非迭代聚类算法(Simple Non-Iterative Clustering,SNIC)。实验结果表明,在不耗费大量计算成本的前提下,改进的SNIC算法相比传统算法能够得到更高的边界召回率和更低的欠分割错误率。

摘要:为提高卫星激光通信系统的可靠性,节约其硬件资源,提出一种基于斐波那契(Fibonacci)数列与最大公约数(GCD)序列的非规则准循环低密度奇偶校验(Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check,QC-LDPC)码构造方法。该方法通过由Fibonacci数列与GCD序列组合构造的循环移位矩阵扩展原模图基矩阵,从而得到校验矩阵。所构造的校验矩阵围长至少为6且码长码率可灵活选择,需存储元素少,利于硬件实现,较适用于卫星激光通信系统。仿真结果表明,采用该方法构造的非规则QC-LDPC码与相同码率码长的基于完备差集的非规则Type-I QC-LDPC码、基于消除陷阱集的有限长度非规则FL-QC-LDPC码、基于GCD可快速编译的非规则GL-QC-LDPC码以及基于矩阵扩展的非规则RC-LDPC码相比,其净编码增益均有一定提高。

摘要:提出了一种可大幅度提升高光谱成像探测动态范围的基于帧转移电荷耦合器件(CCD)的曝光控制技术。该技术采用先积分后读出的工作模式,结合CCD快速电荷倾倒时序控制方法,能够有效清除空闲时段的无效电荷,实现超短积分时间和长积分时间曝光周期的快速切换；针对同一被探测目标,在规定时间范围内通过多档积分周期之间的快速切换,实现多档曝光周期的不间断循环曝光,从而使该技术的光谱探测动态范围相较传统技术提升2个数量级以上。设计了循环曝光档数和曝光时间可动态设置方式,时序仿真与测试结果表明,该方式能够有效提升高光谱成像技术在复杂光环境下的适应性。

摘要:移动边缘计算(MEC)通过将计算任务卸载到MEC服务器上,在缓解智能移动设备计算负载的同时,可以降低服务时延。然而目前在MEC系统中,关于任务卸载和资源分配仍然存在以下问题:1)边缘节点间缺乏协作；2)计算任务到达与实际环境中动态变化的特征不匹配；3)协作式任务卸载和资源分配动态联合优化问题。为解决上述问题,文章在协作式MEC架构的基础上,提出了一种基于多智能体的深度确定性策略梯度算法(MADDPG)的任务卸载和资源分配算法,最小化系统中所有用户的长期平均成本。仿真结果表明,该算法可以有效降低系统的时延及能耗。

摘要:针对相控阵雷达宽带宽角波束扫描普遍存在的孔径渡越和波束倾斜的问题,提出了一种基于微波光子技术的相控阵波束形成网络系统,该系统采用收发共用的延时方式,在保证收发波束指向高度一致的同时也减少了系统的设备量。建立了16通道的收发共用的波束扫描系统进行实验验证,实现了X频段范围内的±30°的收发波束扫描,不存在波束倾斜现象,接收和发射波束指向高度一致,结合雷达系统分时收发工作的特点,可有效提升相控阵雷达系统的扫描探测能力。

摘要:作为常用显示器件,数字微镜器件(DMD)使用传统的脉冲宽度调制(PWM)显示方法受最小脉冲宽度限制,无法满足高帧频显示的需求。文章提出基于光源与DMD复合编码的高帧频显示技术,利用光源调制解决脉冲宽度调制导致的位平面显示时间随位平面等级指数增长的问题。通过构建包含驱动模块、光源和DMD的显示系统,采用低4位光源脉冲宽度调制与高4位DMD显示时间宽度调制相结合的方法,将8位灰度图像的显示帧频提高至2461Hz。

摘要:针对目前光学设计中,通过增加光学元件数量、限制视场角等方法来平衡像差,导致光学系统较复杂的问题,提出了一种基于红外波段的大视场谐衍射透镜设计方法。使用光学设计软件Zemax进行光学设计,使用DLL编写了一种可以自定义的表面面型,使用这种表面进行分区优化,并结合标量衍射理论进行了成像效果分析。结果显示,所设计的谐衍射透镜具有21°的视场角,截止频率(以0.1作为对比度极限)为11.4lp/mm,并通过实验验证了该透镜的大视场单透镜成像的可行性。