1 安徽大学 物质科学与信息技术研究院 合肥 230601
2 中国科学院合肥物质科学研究院 合肥 230031
3 中国科学技术大学 合肥 230026
聚变堆主机关键系统的综合研究设施的磁体性能研究平台（Magnet Performance Research Platform，MPRP）是为先进超导磁体实验建立的大型实验平台，其历史数据在海量存储情况下存在检索速度慢的问题。因此，对系统检索速度进行研究并开发了MPRP数据归档系统（MPRP Data Archiving System，MPDAS）。MPDAS设计了EPICS（Experimental Physics and Industrial Control System）数据归档插件并采用MongoDB分片和副本集机制搭建高扩展性数据存储架构。为提高数据检索速度，MPDAS借鉴最近最少使用（Least Recently Used，LRU）、使用频率最低（Least Frequently Used，LFU）、先进先出（First In First Out，FIFO）三种传统缓存替换算法核心思想，基于牛顿冷却定律建立数据温度模型并提出一种综合访问时间、访问频率以及存储顺序的多维度特征数据划分算法。根据数据划分算法标识冷热历史数据实现数据分层存储。MPDAS在查询历史数据时优先访问Redis，根据命中结果和数据完整性选择不同的检索策略。系统测试结果表明：MPDAS功能特征满足设计要求，其搭载的冷热数据划分算法相比FIFO、LRU、LFU在热数据库保存1%历史数据量时的Redis命中率分别提升了38.05%、26.91%和11.06%。通过提高热数据命中率能够直接减少数据检索平均响应时间，MPDAS通过量化历史数据热度并进行冷热划分，有效地提升了系统检索响应速度。
历史数据 MongoDB 热数据 PV 分布式集群 Historical data MongoDB Hot data PV Distributed cluster
1 南京大学 电子科学与工程学院，江苏省光电功能材料重点实验室，南京20093
2 南京大学 电子科学与工程学院，江苏省光电功能材料重点实验室，南京20093；南京大学 扬州光电研究院，江苏扬州5009
以能够在紫外波段产生局域表面等离激元共振的Al纳米颗粒作为研究对象，利用时域有限差分法（FDTD）对立方柱形Al纳米结构的近场局域增强和远场特性进行了模拟与分析。首先对不同尺寸的立方柱形Al纳米颗粒的远场消光特性进行分析；结果表明，增大纳米颗粒尺寸，共振峰红移，并且局域表面等离激元共振峰呈现出一定的展宽，其消光系数先增大后减小。其次分析了在局域表面等离激元共振波长下的近场增强特性；结果表明，金属纳米颗粒对该共振波长下的电场增强效果显著。从研究中发现，Al纳米结构的尺寸会对其LSPR效果产生显著影响，可以通过改变尺寸参数来调控纳米结构的LSPR特性，实现紫外波段的局域表面等离激元的共振激发。
局域表面等离激元共振（LSPR） 时域有限差分法（FDTD） Al纳米颗粒 localized surface plasmon resonance (LSPR) finite difference time-domain(FDTD) Al nanoparticle
1 南京大学 电子科学与工程学院, 江苏省光电功能材料重点实验室, 南京 210093
2 南京大学 扬州光电研究院, 江苏 扬州 225009
使用时域有限差分法(FDTD)研究了蓝宝石衬底上的GaN三角脊的光学特性。分析了不同顶角角度的GaN三角脊的截面光场分布, 结果表明, 三角脊结构可以有效地使光聚集在顶部。分析了不同顶角角度下GaN三角脊的截面电场强度的最大值, 结果表明, 随着顶角角度的增大, 其最大电场强度先逐渐增大后趋于小幅振荡。当其顶角角度较小时, 仅在三角脊尖端处产生一个光场极大值区域, 随着顶角角度的增大, 在脊顶部会产生多个极大值区域。分析了GaN三角脊中量子阱层附近的光场分布, 结果表明, 随着顶角角度的增加, 量子阱层附近的平均电场强度先基本不变后振荡增加, 量子阱层附近的光场由均匀分布逐渐趋于不均匀分布。从研究中发现, 当顶角角度处于40度至60度时, 量子阱与光子耦合作用更强, 这为基于GaN三角脊的高光子密度器件提供了器件设计的理论基础。
氮化镓 三角脊 时域有限差分法(FDTD) 电场强度 GaN triangular ridge finite-difference time-domain(FDTD) electric field intensity
1 南京大学 电子科学与工程学院, 江苏省光电功能材料重点实验室, 南京 210093
2 南京大学 扬州光电研究院, 江苏 扬州 225009
半导体禁带宽度Eg与温度的依赖关系Eg(T)是一个基础的理论课题, 对材料特性的认识具有极其重要的意义。目前, 对不同半导体材料的Eg(T)研究存在多种半经验的理论模型, 尚未形成定论, 所以该课题仍然是一个基础研究的热点。文章梳理了近几十年来Eg(T)分析模型的发展历程, 分析了Varshni模型以及基于晶格振动和电子声子作用发展出的四个半经验模型的优缺点, 提出了新的问题, 对Eg(T)研究的进一步发展以及基于声子特性改善光电子器件性能具有指导意义。
带隙温度依赖 Varshni模型 能带收缩 声子色散 声子特性 热导率 迁移率 Eg(T) Varshni model energy band shrinkage phonon dispersion phonon characteristics thermal conductivity mobility
1 南京大学电子科学与工程学院, 江苏省光电功能材料重点实验室, 南京 210093
2 南京大学扬州光电研究院, 江苏 扬州 225009
使用时域有限差分方法系统地研究了直径从2 μm到50 μm的GaN基微盘在蓝光波段的模式强度和分布。设计了一种可以比拟微盘内高密度激子分布的偶极子排布方式, 使其能够激发盘内所有光学模式。研究了盘内最大激发强度和有效共振频率数量随微盘直径的变化关系, 揭示了盘内模式间的竞争关系, 并给出了微盘内三种典型的激发后的光场分布。
回音壁模式 时域有限差分法 光学微腔 氮化镓 whispering gallery mode FDTD optical microcavity GaN
南京大学 电子科学与工程学院,江苏省光电功能材料重点实验室,南京210093
采用真空蒸镀方法在Si衬底上制备了Si/Au、Si/Ni/Au和Si/Ti/Au结构多层膜,进行多种条件下的退火实验,研究了不同黏附层对Au/Si共晶体系中硅扩散的影响。实验结果表明,黏附层对硅的扩散起到阻挡作用,Ti层与Ni层作为阻挡层在较低温度下发生失效,退火气氛对阻挡层的失效具有显著影响。这表明Au/Si体系中扩散阻挡层失效的机制并不是直接的固相反应。文章提出势垒模型来解释扩散阻挡层的失效机制。
共晶 硅扩散 扩散阻挡层 退火气氛 Au/Si Au/Si eutectic diffusion barrier layer ambient
1 南京大学 江苏省光电功能材料重点实验室, 江苏 南京 210093
2 南京大学 电子科学与工程学院, 江苏 南京 210093
用自组装的Ni纳米岛做掩模通过ICP刻蚀得到GaN纳米柱,采用扫描电子显微镜(SEM)观测其形貌,室温下光致发光(PL)谱测量研究样品发光特性.结果表明,室温下GaN 纳米柱的发光强度是体材料的2.6倍.为了修复刻蚀损伤,用KOH对样品进行湿法处理,发现经KOH处理的纳米柱与处理前相比变得更直,且其发光较处理之前进一步增强.为了研究其原因,分别对KOH处理前后的样品进行变温PL谱的测量,发现湿法处理后发光增强是由于内量子效率的提高引起的.
GaN纳米柱 KOH腐蚀 光致发光 内量子效率 GaN nanorod KOH treatment photoluminescence(PL) quantum efficiency
南京大学电子科学与工程学院江苏省光电信息功能材料重点实验室， 江苏 南京 210093
研究了不同的快速退火(RTA)温度对Mg掺杂的InN材料的影响。根据马赛克微晶模型，利用X射线衍射(XRD)技术，对样品的对称面和非对称面做ω扫描，并且通过倒异空间图(RSM)扫描，拟合得到了刃位错与螺位错密度，并且根据在不同快速退火温度条件下位错密度的比较，同时结合迁移率的测量结果，发现快速退火温度采用400 ℃能有效地提高晶体的质量。原因在于快速退火能有效地激活Mg原子活性，降低材料中的载流子浓度，同时快速退火采用的氮气气氛能补偿部分起施主作用的氮空位，降低材料中载流子浓度的同时也降低了缺陷。同时，(002)面的摇摆曲线半峰全宽(FWHM)也很好地验证了所得结果。
薄膜 快速退火 X射线衍射 氮化铟 掺杂 位错
南京大学电子科学与工程学院 江苏省光电信息功能材料重点实验室, 江苏 南京 210093
研究了宝石(γ-Al2O3)衬底上用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)系统生长的不同厚度的c面氮化镓(GaN)薄膜的光学性质。研究发现不同厚度GaN薄膜的吸收截止边均在3.38 eV附近，在它们的光致发光(PL)光谱中也观察到了相同位置带边峰。利用透射谱和光致发光光谱中的干涉条纹估算了薄膜的厚度，一致地反映了它们产生的机制相似。正面照射下光致发光光谱中未能观察到明显的黄光带，却观察到了明显的蓝光带，并且随着厚度的增加蓝光带的峰位发生蓝移，发光强度增加，认为这一现象产生的原因是厚度增加的同时杂质能级ON的不断引入和镓空位VGa结合而成VGa-ON复合体越来越多，由于ON成分的增多，VGa-ON复合体所在能级被渐渐拉低。对其中一个样品进行的光致发光反照的测试结果也证明了这一点。
薄膜 氮化镓 厚度 吸收谱 光致发光谱 光学学报
2012, 32(s1): s131004
