强激光与粒子束
2023, 35(7): 071003
东华理工大学核技术应用教育部工程研究中心， 南昌 330013
硫化亚锗(GeSe)具有合适的禁带宽度、高的吸收系数和高的载流子迁移率等优异的光电特性，且组分简单、低毒和储量丰富，特别适合作为光伏吸收材料。本文基于新型太阳电池吸收层材料GeSe构筑了结构为金属栅线/AZO/i-ZnO/CdS/GeSe/Mo/玻璃的薄膜太阳电池，分别模拟分析了缓冲层和吸收层的厚度、掺杂浓度，以及吸收层体缺陷密度对器件性能的影响。经过优化CdS缓冲层厚度和掺杂浓度以及GeSe吸收层厚度和掺杂浓度，器件获得高达27.59%的转换效率。这些结果表明GeSe基薄膜太阳电池有成为高效光伏器件的潜力。
硫化亚锗吸收层 硫化镉缓冲层 太阳电池 厚度 掺杂浓度 体缺陷 模拟 GeSe absorber layer CdS buffer layer solar cell thickness doping concentration bulk defect simulation
1 中国科学院大学，北京 100049
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
通过研究碲锌镉衬底（112）B面缺陷腐蚀坑和（111）B面缺陷腐蚀坑之间的关系，揭示了（112）B面腐蚀坑与材料缺陷之间的关系。结果显示，Everson腐蚀剂在碲锌镉材料（112）B面上揭示的棒状腐蚀坑起源于材料中的体缺陷，或由延伸缺陷腐蚀坑在缺陷终止后演变而成，三种典型形状的锥形腐蚀坑分别来自延伸方向为<110>、<112>和<123>的延伸缺陷。研究结果同时显示，Everson腐蚀剂对部分取向的延伸缺陷所形成的腐蚀习性面在（112）B表面不能构成锥形腐蚀坑，通过观察（112）B面锥形坑随腐蚀深度发生横向移动的方向，进一步证实Everson腐蚀剂只能揭示延伸方向位于（112）极图上［011］和［101］连线附近区域的延伸缺陷。基于上述实验结果，文章进一步讨论了（112）B面Everson腐蚀坑密度与材料缺陷密度的关系，其结果将有助于碲镉汞分子束外延识别源自衬底的材料缺陷，并对碲锌镉（112）B衬底的质量进行更好的控制。
碲锌镉 腐蚀坑 体缺陷 延伸缺陷 CdZnTe etch pit bulk defects extending defects
1 湘潭大学材料科学与工程学院, 湖南 湘潭 411105
2 湘潭大学物理与光电工程学院, 湖南 湘潭 411105
基于广义Lorenz-Mie理论,对蓝宝石晶片中微体缺陷的散射特性进行了仿真,分析了散射光接收位置、缺陷大小、入射光波长对散射光强的影响。结果表明:前向散射方向上的空间散射光强信息量最大,检测结果最准确;缺陷大小对散射光强分布具有显著影响,可以将散射光强分布曲线的特征作为判断缺陷大小的依据;入射光波长越小,测量越准确。
散射 Mie理论 蓝宝石晶片 微体缺陷 无损检测
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所 强激光材料重点实验室, 上海 201800
2 合肥知常光电科技有限公司, 安徽 合肥 230000
为了快速准确测量磷酸二氢钾(KDP)晶体坯片的体缺陷, 提出了高速激光聚焦线扫描散射成像方法, 并建立了相应的测量系统。研究了该系统的测量原理和图像采集、图像处理和体缺陷信息提取方法。基于激光散射技术, 结合高速运动装置对晶体坯片内部进行三维扫描, 用线阵CCD探测器接收气泡、包裹物等体缺陷产生的散射光。然后利用折射率匹配液消除粗糙表面带来的不利影响。最后结合数字图像处理技术, 对采集的图像进行实时处理。通过去除背景后与设定阈值比较得到具有体缺陷特征的图像, 再对其进行二值化处理, 提取得到体缺陷的位置和尺寸信息。利用该检测装置对KDP晶体坯片体缺陷进行了测量, 结果显示其检测分辨率优于40 μm, 能够为晶体坯片的精确切割和最大程度的利用提供依据, 从而节省了大量成本。
磷酸二氢钾(KDP)晶体 晶体坯片 体缺陷 激光聚焦线扫描 散射测量 Potassium Dihydrogen Phosphate( KDP) crystal crystal billet bulk defect focused line laser beam scattering measurement 光学 精密工程
2016, 24(12): 3020
为了阐述具有体缺陷结构的向列相液晶盒在暗态出现漏光的原因，以及边界锚定条件对漏光的影响，首先，建立了3个向列相液晶盒模型，它们具有不同的初始指向矢排布。接着，基于Landau-de Gennes理论，通过对指向矢场的缺陷动力学计算，得到液晶盒截面内平衡态的指向矢分布。最后，使用琼斯矩阵法将该截面内的指向矢分布以透过率的形式表示出来。模拟结果显示，在无外场条件下，当向列相液晶的弹性常数满足L2/L1≥ 1 (K22/K11≤ 2/3)时，具有体缺陷结构的液晶盒展现出了自发的扭曲结构，导致了漏光的出现。且漏光强度随着缺陷结构和边界条件的不同而不同。本文模型很好地解释了体缺陷造成液晶盒在暗态出现漏光的原因，且模拟结果与工业生产过程中观察到的现象是一致的。
体缺陷结构 漏光 Landau-de Gennes 理论 自发扭曲形变 bulk defect structure light leakage Landau-de Gennes theory spontaneous distortion
基于直径为7.2 μm的微盘谐振腔器件, 分别引入对称缺陷和非对称缺陷, 利用时域有限差分法研究缺陷位置和尺寸对各自微盘谐振腔各阶模式的影响.研究表明: 随着缺陷半径增大, 各阶谐振模式向短波长移动并且由高到低逐级受到抑制.在对称缺陷腔、非对称缺陷腔中内嵌一个微盘, 构成内嵌型双微盘谐振腔, 并优化缺陷腔、内嵌微盘尺寸及位置, 可实现1 128 nm、1 109 nm波长的稳定单模谐振.该内嵌型双微盘谐振腔微盘模式简单, 实现了谐振模式的简化, 具有广泛的应用前景.
光学微腔 微盘谐振腔 回音壁模式 腔体缺陷 谐振模式 Optical microcavity Microdisk resonator Whispering gallery mode Cavity defects Resonant mode 光子学报
2015, 44(12): 1213002
1 空军工程大学 电讯工程学院， 西安 710077
2 中国空间技术研究院 西安分院， 西安 710000
3 空军第二飞行学院， 西安 710306
电荷耦合器件（CCD）是卫星光通信系统中光信标子系统的关键部件，它的工作性能直接影响着光通信系统的整体性能。在三种典型的缺陷能级下确定了影响电荷转移效率（CTE）性能的俘获时间常数和发射时间常数，得到了电荷转移失效CTI随温度、缺陷能级、读出频率、粒子辐照注量以及信号电荷密度的变化关系，为后续开展卫星光通信系统的空间辐射特性研究奠定了理论基础。
空间辐射 电荷转移效率 体缺陷 CCD CCD space radiation charge transfer efficiency bulk trap
为实现对硅基材料和MEMS器件内微体缺陷的无损、高效和准确检测,在研究广义洛仑兹-米氏散射理论的基础上,针对硅基材料和MEMS器件的物理特点,对球形缺陷与红外激光相互作用在非垂直方向散射光强分布特点进行了研究和计算机仿真,提出利用红外激光背散射分布分析对硅基材料和MEMS器件内部缺陷进行检测的方法,并通过实验验证了该方法的有效性.
硅基材料 微体缺陷 广义洛仑兹-米氏散射理论 背散射 光强分布分析 Silicic material MEMS MEMS Micro bulk defect Generalized Lorenz-Mie Scattering theory Back scattering Light intensity distribution analysis
提出了一种基于瑞利散射定律及米氏理论(Rayleigh & Mietheory)的、在垂直于入射光方向接收散射光以极大提高衬度来检测材料内部微纳米级体缺陷的无损检测新途径,叙述了有关的理论基础,进行了系统的计算机仿真与实验研究,验证了理论的正确性及方案的可行性,说明利用光散射测量微纳米级体缺陷是可行的,进而为下一步的激光扫描层析技术(LST)打下了基础。
米氏理论 散射 微／纳米级体缺陷 无损检测
