长春理工大学理学院高功率半导体激光器国家重点实验室，吉林 长春 130022
为了能够得到高质量的薄膜，降低实验成本，通过化学气相沉积（CVD）方法以GaTe粉作为Ga源在云母衬底上合成了β-Ga2O3薄膜。通过改变生长温度、载气和生长时间得到高结晶质量的β-Ga2O3薄膜，并通过X射线衍射（XRD）和拉曼光谱进行证实。XRD结果显示，薄膜的最佳生长温度为750 ℃。对比不同载气下合成的β-Ga2O3薄膜可知，Ar气是生长薄膜材料的最佳环境。为了实现高结晶质量的β-Ga2O3薄膜，在Ar气环境下改变薄膜的生长时间，XRD结果发现，生长时间20 min的薄膜具有高结晶质量。最后，将其转移到300 nm厚氧化层的Si/SiO2衬底上，并通过原子力显微镜测试，证实了16 nm厚的二维Ga2O3薄膜。
薄膜 化学气相沉积 云母衬底 高结晶质量 二维β-Ga2O3薄膜 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1931003
1 长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室，吉林 长春 130022
2 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
3 中国科学院大学，北京 100049
腔衰荡吸收光谱技术是一种灵敏度高、选择性强、响应速度快的直接吸收光谱检测技术，随着激发光源、腔体结构、调制方式等的不断改进和拓展，该技术的最小噪声吸收系数可达到10-12 cm-1·Hz-1/2。本文针对腔衰荡吸收光谱检测装置的工作原理、技术特点和国内外典型应用进行综述，分析了激发光源、腔体结构以及调制方式的多样性对腔衰荡吸收光谱检测技术的影响，最后结合腔衰荡吸收光谱技术在不同领域的典型应用对该技术的应用前景进行了展望。
激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1900001
长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
I型InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱是1.8~3 μm波段锑化物半导体激光器的首选材料,为进一步提升分子束外延生长的InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱材料的光学性能,本文对其进行了快速热退火处理,通过光致发光光谱研究了快速热退火对量子阱材料光致发光特性的影响。光致发光光谱测试结果表明,快速热退火会使量子阱结构中垒层、阱层异质界面处的原子互扩散,改善量子阱材料的晶体质量,促使结构释放应力,进而提高了量子阱材料的光学性能。随着退火温度升高,量子阱材料的室温光致发光谱峰位逐渐蓝移,在500,550,600 ℃退火后,量子阱材料光致发光谱的峰位分别蓝移了7,8,9 meV。通过变温及变功率光致发光光谱测试,确认了样品发光峰的来源,位于0.687 eV的发光峰为局域载流子的复合,位于0.701 eV的发光峰为自由激子的复合。对不同退火温度的样品进一步研究后发现,退火温度的升高降低了材料中局域态载流子复合的比例,在600 ℃退火温度下局域载流子与自由激子的强度比值降为500 ℃退火温度下的22.6%,这表明合适温度的快速热退火处理可以有效改善量子阱材料的光致发光特性。
光谱学 光致发光 InGaAsSb/AlGaAsSb 量子阱 快速热退火 局域态
1 长春理工大学 理学院 高功率半导体激光国家重点实验室, 长春 130022
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 江苏 苏州 215123
针对光学倒锥窄尖的制备工艺困难的问题，通过特殊设计掩膜版，利用步进式光刻机，经过一次步进，对光刻胶进行两次连续的图案化处理，突破紫外光刻机的分辨率极限，制备出尖端接近50 nm的倒锥结构图案.再对光刻胶进行回流处理，解决其分层的问题，保证了结构侧壁的光滑度及尖端的完整性.在深硅刻蚀工艺中，通过对刻蚀中各气体组分进行调整，改善了锥形结构表面形貌，使结构的均匀性和完整性得到提升.最终得到了适用于层间耦合的尖端接近50 nm的光学倒锥.
光学倒锥 层间耦合 步进式光刻 光刻胶回流 刻蚀工艺 Optical inverted taper Interlayer coupling Step lithography Photoresist reflow Etching process 光子学报
2019, 48(12): 1223003
1 长春理工大学理学院高功率半导体激光器国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 江苏 苏州 215123
为实现894.6 nm低阈值、高稳定性、单模激光输出,设计了具有不同台面刻蚀结构的垂直腔面发射激光器(VCSEL)器件,研究了台面直径和氧化孔结构对器件激射性能的影响。研究结果表明: VCSEL台面直径越大,阈值电流越大;氧化孔径越偏向圆形,边模抑制比越高。制备了氧化孔为圆形、直径为4.4 μm的VCSEL器件,该器件在70~90 ℃工作温度及0.6 mA驱动电流下实现了894.6 nm单模激光输出,边模抑制比高于35 dB。
激光器 垂直腔面发射激光器 台面结构 氧化孔 激射性能 边模抑制比
1 长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学材料科学与工程学院, 吉林 长春 130022
利用Ar+等离子体处理ZnO纳米线, 通过对不同处理时间后的样品进行变温光谱测试, 分析了处理前后ZnO发光性质的变化。结果表明：随着处理时间的增加, 其室温带边发光强度先增加后减小, 处理90 s时是原生样品的2.45倍, 位于可见区的缺陷发光得到了抑制。通过10 K下发光谱的对比, 分析了等离子体作用的机理。当处理时间较短时, Ar+等离子体可以有效除去ZnO纳米线表面的杂质和缺陷, 提高其紫外发光强度; 而处理时间较长时, 将引入更多的深施主态缺陷, 破坏其晶体结构, 从而降低其发光性能。
材料 光致发光增强 Ar+等离子体处理 ZnO纳米线 表面态 中国激光
2018, 45(10): 1003002
1 长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室，吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
利用水热法制备了ZnO/ZnFe2O4纳米复合粒子。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光光谱(PL)对退火前后的ZnO/ZnFe2O4纳米粒子进行表征。研究结果表明，退火后的ZnO/ZnFe2O4纳米复合粒子表现出更好的形貌和晶体质量，主要由六角纤锌矿结构的ZnO和立方结构的ZnFe2O4构成。PL光谱显示，退火后ZnO近带边的发光强度明显降低，这是由于ZnO/ZnFe2O4形成了Ⅱ型能带结构实现了光生载流子分离的结果。对其光催化特性也进行了研究，光照时间为3 h，退火后的ZnO/ZnFe2O4纳米复合粒子表现出更优秀的光催化活性，降解甲基橙的效率可达50.48%。另外，还对其磁性进行了研究，室温条件下，纳米复合粒子表现为顺磁性，而经过退火处理后表现出铁磁性。因此，ZnO/ZnFe2O4纳米复合粒子经退火后具备磁性光催化剂性能，有一定的发展前景。
纳米复合结构 光催化特性 ZnO ZnO ZnFe2O4 ZnFe2O4 nanocomposites photocatalytic property
1 高功率半导体激光国家重点实验室, 长春理工大学理学院, 吉林 长春130022
2 发光学及应用国家重点实验室, 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
采用静电纺丝方法制备聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纳米纤维, 并以其为模板采用原子层沉积(ALD)方法制备不同 Mg 掺杂浓度的MgxZn1-xO纳米纤维。 研究了不同Mg掺杂浓度对复合纳米纤维结构和光学性质的影响。 利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 光致发光(PL)和紫外-可见光(UV-Vis)吸收谱对样品测试并进行表征分析。 结果表明, Mg元素的掺入并没有改变ZnO纳米纤维的形貌, 所有样品的表面形貌极其相似, 只是掺杂后纤维直径有所增大;随着Mg掺杂浓度的增加吸收边逐渐发生蓝移, 表明所制备MgxZn1-xO纤维的带隙具有可调节性。 与此同时, 在PL谱中可以观察到样品的紫外(UV)发光峰从377 nm移动至362 nm, 且与不掺杂的样品相比, MgxZn1-xO纳米纤维的UV发光强度明显增强。 通过这种方法可以合成组分可控的MgxZn1-xO纳米纤维。 在ZnO中掺入Mg元素可以有效地提高ZnO-PVP纳米纤维的禁带宽度以及UV发射强度。
Mg掺杂ZnO 纳米纤维 静电纺丝 MgxZn1-xO PVP PVP Composite nanofibers Electrospinning ALD ALD 光谱学与光谱分析
2014, 34(12): 3197
