甲脒(FA)基钙钛矿比甲胺(MA)基钙钛矿具有更高的内在稳定性,而无机Cs离子掺杂可以进一步提高钙钛矿的湿度、热和结构稳定性。通过一步反溶剂法制备了Cs掺杂的FA1-xCsxPbBr3(x=0,0.05,0.10,0.15)钙钛矿薄膜,采用椭圆偏振光谱研究了材料的复介电函数并以此进行外量子效率(EQE)模拟。EQE模拟结果显示掺杂比例为0.05时,钙钛矿薄膜具有最高的功率转换效率(PCE),可达23.47%。进一步对FA0.95Cs0.05PbBr3进行变温椭偏分析,发现:随着温度升高,材料带隙增大,在393 K左右,从变温复介电函数的二阶导谱中可观察到相变现象,钙钛矿材料由正交相转变为四方相。对基于FA0.95Cs0.05PbBr3的太阳能电池进行变温EQE模拟,结果表明:温度对器件的最高PCE影响不大,其效率可以稳定在23.47%左右,但是高温会导致器件近红外区的外量子效率降低,器件的整体响应带宽减小。
薄膜 Cs掺杂钙钛矿 光学性质 变温椭圆偏振光谱 外量子效率模拟 光学学报
2023, 43(23): 2331004
采用中红外(MIR)光谱技术研究玻璃镜片气泡结构,发现气泡结构的红外吸收模式主要为νasO=C=O-一维。采用变温中红外(MIR)光谱进一步研究了气泡结构的热稳定性,发现在303~393 K范围内的主要官能团(νH-O-H-一维、νasO=C=O-一维和δO=C=O-一维)的吸收频率及强度发生变化。采用二维MIR光谱深入研究了主要官能团(νH-O-H-二维、νasO=C=O-二维、δH-O-H-二维、νsO=C=O-二维、δO=C=O-二维)对热的敏感程度及变化快慢,发现玻璃镜片气泡结构红外吸收模式主要集中在3 420~3 380 cm-1、2 365~2 335 cm-1、1 660~1 630 cm-1、1 350~1 330 cm-1及680~660 cm-15个频率区间,在这5个区间内展现出不同的光谱性能。本工作拓展了三级MIR光谱(包括MIR光谱、变温MIR光谱和二维MIR光谱)研究在重要的光学产品(如玻璃镜片)中气泡结构及热变性的范围。
玻璃镜片 气泡结构 中红外光谱 变温中红外光谱 二维中红外光谱 glass lenses bubble structure middle infrared spectroscopy temperature varying middle infrared spectroscopy two-dimensional middle infrared spectroscopy
1 西北大学物理学院,陕西 西安 710127
2 西安飞行自动控制研究所飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室,陕西 西安 710076
偏振噪声是谐振式光纤陀螺谐振腔中较为严重的光学噪声之一。基于琼斯矩阵的方法建立完整的光路传输模型,对谐振腔顺时针和逆时针两路光传输进行分析,得到环境温度在-40 ℃~80 ℃范围内变化时偏振噪声导致的陀螺误差。结果表明,在线起偏器消光比为30 dB时,耦合器直通端对准角度误差小于2.78°,耦合系数为0.05,双90°熔接点两侧光纤长度差容错值在0.207 m以内,使得陀螺输出误差小于0.01(°)/h。基于此,当陀螺系统工作导致内部温度分布非均匀时,谐振腔上每相邻两段光纤间温度分布差需小于3.122 ℃。各影响因素的参数选择可为变温环境下由于偏振噪声导致的误差分配设计提供理论指导。
谐振式光纤陀螺 琼斯矩阵 偏振噪声 变温环境 光学学报
2023, 43(19): 1906007
碲镉汞材料的电学、光学性能直接影响红外探测器的性能,掺杂是一种有效提高材料性能的手段,因此碲镉汞材料的相关掺杂研究至关重要。利用步进式扫描傅里叶红外调制光致发光(Fourier Transform Infrared Modulated Photoluminescence, FTIR-PL)测试仪对不同退火条件下的掺In碲镉汞材料进行了变温测试,降低了实验过程中的信噪比,获得了较好的光谱图。在此基础上结合霍尔测试结果,分析了由温度变化导致的能级位置变化以及不同退火条件处理后碲镉汞材料的发光峰强度和位置的变化。
分子束外延 掺In碲镉汞 光致发光光谱 载流子浓度 变温 MBE In-doped HgCdTe photoluminescence spectrum carrier concentration variable temperature
1 江苏开放大学信息工程学院, 江苏南京 210003
2 温州大学机电工程学院, 浙江温州 325035
基于Lamb波的损伤监测方法已在复合材料结构健康监测中得到了广泛的应用。然而, 复合材料结构的服役环境复杂多变, 超声导波信号极易被外界因素干扰。本文研究了玻璃纤维层合板在变温场下的超声导波特性及损伤成像修正方法。首先, 利用红外热成像仪研究持续加热下超声导波信号幅值和相位的变化规律, 并构建因变温引起的幅相误差矩阵。其次, 将误差矩阵代入多重信号分类(2D-MUSIC)算法中修正导向矢量, 并建立代价函数迭代出准确损伤位置。玻璃纤维复合材料层合板的模拟损伤实验表明该方法有效提高了 2D-MUSIC算法在变温场下的损伤定位分辨率和精度。
变温场 超声导波 2D-MUSIC算法 损伤成像 variable temperature field ultrasonic guided wave 2D-MUSIC algorithm damage imaging
1 福州大学 化学学院, 福建 福州 350002
2 中国科学院 福建物质结构研究所, 福建 福州 350002
3 福建省光电信息科技创新实验室, 福建 福州 350108
LuAG∶Ce3+是一种高效稳定的商业化绿色荧光转换材料。我们采用真空烧结方法制备了一系列掺杂Ga3+/Sc3+的LuAG∶Ce3+透明陶瓷样品,并研究了掺杂离子及掺杂浓度对其晶体结构、荧光性能及热稳定性能的影响。在450 nm蓝光激发下,Ga3+和Sc3+的掺杂均使LuAG∶Ce3+的发射谱发生蓝移。其中,Ga3+离子具有更好的蓝移效果,在掺杂浓度从0%提升至20%时,发射光谱从536 nm蓝移至506 nm。与此同时,两种离子掺杂均降低了绿光陶瓷的热稳定性能。但通过变温发射谱及量子产率表征发现,Ga3+离子对陶瓷热性能的影响比Sc3+离子的小。将两个系列的陶瓷样品封装在3 W的蓝光LED芯片上,获得了具有不同光色的绿光光源。其中,Ga3+系列陶瓷展现出了更优异的光色可调性,并且维持着更高的光效。综上,我们认为Ga3+离子掺杂的LuAG∶Ce3+陶瓷是一种具有较大潜力的绿色荧光转换材料。
LuAG 透明陶瓷 绿色荧光转换材料 变温发射谱 LuAG transparent ceramics green color converter temperature-dependence spectrum
采用温度振荡法和改进的布里奇曼法进行了CdGeAs2多晶合成与单晶生长,生长出28 mm×65 mm完整无开裂的CdGeAs2单晶体。用金刚石外圆切割机切割出CdGeAs2晶片,采用X射线衍射(XRD)和X射线能量色散谱仪(EDS)对合成的多晶粉末和切割出的晶片进行表征。结果表明,合成产物为单相四方黄铜矿结构的CdGeAs2多晶,晶片的原子百分比接近于理想化学计量比。经傅里叶变换红外分光光度计测试发现,初生长的CdGeAs2晶体在11.3 μm处的吸收系数为0.117 cm-1,经过拟合计算得出禁带宽度为0.52 eV。通过变温(110~300 K)霍尔效应测试表明,CdGeAs2晶体在110~300 K温度范围内都为p型导电,载流子浓度pH和霍尔系数RH随温度的升高分别升高和下降,而霍尔迁移率μH几乎不变。拟合计算出晶体中受主电离能EA=0.305 eV,并进一步分析了生长晶体中可能存在的受主缺陷。
半导体晶体 CdGeAs2晶体 类籽晶技术 布里奇曼法 单晶生长 多晶合成 变温霍尔效应 红外透过谱 semiconductor crystal CdGeAs2crystal seed like technology Bridgman method single crystal growth polycrystalline synthesis temperature dependent hall measurement IR transmission spectrum
1 中国科学院福建物质结构研究所,福州 350002
2 天津理工大学功能晶体研究院,天津 300384
ZnGeP2晶体在9~10 μm的光学吸收限制了其在中远红外波段的应用,该波段吸收与其晶格振动有关。本文通过理论计算与实验相结合的方法,解释了晶体红外截止边和9 μm附近吸收峰的物理机制。通过布里奇曼法生长出ZnGeP2单晶,并测试生长得到的ZnGeP2晶体的变温拉曼光谱和变压拉曼光谱,基于第一性原理方法计算了ZnGeP2布里渊区中心的振动频率,并计算了不同压力下晶体的晶格常数和拉曼位移峰的位置。实验结果与理论计算结果表明:温度升高使得其振动模发生红移,且振动模强度减弱,半峰全宽变大,而压力增大则会引起ZnGeP2晶体振动模发生蓝移,振动模强度减弱,半峰全宽变大。
拉曼光谱 红外吸收 变温变压 第一性原理 多声子吸收 晶格振动 ZnGeP2 ZnGeP2 Raman spectroscopy infrared absorption variable temperature and pressure first-principle multiphonic absorption lattice vibration
MgB2作为迄今为止超导转变温度最高的合金超导体, 由于其具有结构简单、 相干长度长、 晶界间不存在弱连接、 上临界场很高、 电-声散射时间短等特点, MgB2超导薄膜在电子学领域有着广阔的的应用前景。 拉曼光谱是研究电-声子相互作用和超导能带的一种有效方法, 且已广泛用于分析MgB2材料的电子、 声子特征以及超导体能带结构, 研究表明, 样品质量、 晶粒尺寸以及测试条件对MgB2拉曼峰的峰位和峰形影响很大, 其中拉曼光谱随温度的变化也是一个研究重点, 但目前关于MgB2变温拉曼光谱的研究, 测试的温度范围相对较小, 局限在83 K到室温区域或是转变温度附近。 研究了大范围温度区间内MgB2薄膜的拉曼光谱变化, 采用混合物理化学沉积法在(0001)SiC衬底上制备了MgB2多晶薄膜, 薄膜的晶粒尺寸约为300 nm, 超导转变温度为39.3 K, 对其在10~293 K之间的拉曼光谱进行了测试, 测量的波数范围为20~1 200 cm-1。 变温拉曼光谱的测试结果显示, 在高频620 cm-1附近以及低频80和110 cm-1附近存在MgB2的拉曼峰。 经分析, 低频区域出现的两个拉曼峰的频率与超导能隙宽度相对应, 表明MgB2的双能隙特性。 考虑到MgB2中四种声子模式的拉曼活性, 高频620 cm-1附近的拉曼峰应是由E2g振动模所贡献的, 且随着测试温度的降低, 该拉曼峰的峰位未发生明显的偏移, 但半高宽显著变小, 从293 K时的380.7 cm-1减小到10 K时的155 .7 cm-1, 分析表明E2g声子与电子系统的非线性耦合所引起的非简谐效应可能是拉曼峰半高宽线性变小的主要原因。
薄膜 变温 拉曼光谱 MgB2 Film Different temperature Raman spectra MgB2 光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3451