1 北京理工大学 光电学院 信息光子技术工信部重点实验室，北京 100081
2 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
3 云南省先进光电材料与器件重点实验室，云南 昆明 650223
SnTe纳米薄膜材料光学常数的准确获取，对于其在高性能光电器件设计和在光电子领域的潜在应用具有重要的意义。然而，目前仍然很少有关于获取其纳米薄膜光学常数方法的相关研究报道。采用磁控溅射法以SnTe单靶为靶材，在石英衬底上制备了SnTe纳米薄膜；在未加衬底温度和未进行退火处理的条件下，通过制备工艺参数优化，即得到晶化的、组分可控的面心立方结构SnTe纳米薄膜。采用椭圆偏振光谱法，建立不同的拟合模型结构，利用SE数据库中的SnTe材料数据列表和Tauc-Laurents模型对所制备的SnTe纳米薄膜材料的膜厚、组成及折射率、消光系数等光学常数进行了研究。结果显示，具有该厚度的SnTe纳米薄膜材料在可见光波段具有较高的折射率、在可见到近红外具有较宽的光谱吸收。
SnTe纳米薄膜 椭圆偏振光谱 光学常数 SnTe nanofilm spectral ellipsometry optical constants
上海电子信息职业技术学院 通信与信息工程学院, 上海 201411
基于纳米薄膜铌酸锂与氮化硅复合波导结构, 构建了光电子可逆逻辑门, 应用于神经形态光子学和量子计算。该光电子可逆逻辑门的主体由两个马赫-曾德尔调制器级联而成, 结构紧凑, 全长仅为4.4mm, 是普通质子交换铌酸锂调制器长度的百分之一。工作在1.55μm 波长时, 该马赫-曾德尔调制器仅需4.9V电压就可以实现一次完整的功率交换, 很好地与CMOS工艺相兼容。器件特性研究表明, 该光电子可逆逻辑门能够实现可逆逻辑运算功能。此外, 该器件在1.4~1.6μm波长范围内, 插入损耗均值为0.6dB, 输出端口的最小串扰为-47dB, 消光比的最大值为41dB; 在4~6V电压范围内, 插入损耗均值为0.63dB, 输出端口的最小串扰为-26dB, 消光比的最大值为22dB, 显示出了良好的响应特性。
纳米薄膜铌酸锂 铌酸锂-氮化硅复合波导 马赫-曾德尔调制器 可逆逻辑运算 nano thin-film lithium niobate hybrid lithium niobate and silicon nitride wavegui Mach-Zehnder modulator reversible logic operation
1 淮阴工学院 数理学院， 江苏 淮安 223003
2 东南大学 生物科学与医学工程学院， 江苏 南京 210096
绿光光源可广泛应用于固态照明、可见光通信、电子显示、光遗传学等领域。相比于蓝光LED，高性能低维绿色发光器件的设计与制备受限于绿光效率低（Green gap）和高注入电流下效率下降（Efficiency droop）两个主要问题的困扰。本文采用化学气相沉积方法（CVD）生长镓掺杂的氧化锌微米线（ZnO∶Ga MW），结合p型InGaN衬底制备了n‐ZnO∶Ga MW/p‐InGaN异质结发光二极管。该器件的输出波长为540 nm，半峰宽约为32 nm，在相对较大的注入电流下，器件发光峰位、半峰宽等发光特征参数没有明显的变化，且相对外量子效率（REQE）在较大电流下呈现出相对较小的下降，体现了较高的发光稳定性。此外，利用金纳米薄膜改善了ZnO∶Ga微米线与InGaN衬底间的接触，实现了结区界面的优化，成功提高了发光二极管的发光强度。实验结果表明，采用n‐ZnO∶Ga微米线结合p‐InGaN衬底构筑的异质结可用于制备高稳定性高亮度的微型绿光发光二极管。
绿光发光二极管 金纳米薄膜 镓掺杂氧化锌微米线 铟镓氮 相对外量子效率 green LED Au nano-film Ga doped ZnO microwire InGaN relative external quantum efficiency（REQE）
山东大学信息科学与工程学院山东省激光技术与应用重点实验室，山东 青岛 266235
椭偏成像技术是为适应各种器件和材料小而精的趋势，在传统椭偏技术的基础上结合成像技术发展起来的一门测量技术。随着纳米技术的快速发展，该技术也呈现快速发展的趋势，在材料科学、生物学、半导体等很多领域有着广泛的应用。围绕该技术介绍它的原理和优缺点，对该技术的发展历程进行了梳理，描述该技术在材料科学、生物医学领域的应用进展，展望该技术的发展趋势。椭偏成像技术综述有助于促进该技术的发展和在更多领域的应用。
成像技术 椭偏测量术 光谱 纳米薄膜 生物传感器 激光与光电子学进展
2022, 59(10): 1000001
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, 南京 210023
常规的半导体紫外探测器波长响应范围宽, 而紫外光的应用具有较强的波长选择性, 如320nm波段的紫外光在医学方面有重要的应用, 因此, 具有高波长选择性的紫外探测器的研制有重要意义。文章采用GaN基p-i-n探测器结构, 通过在p区覆盖银纳米薄膜作为欧姆接触层和波长选择透射层, 成功制备了对320nm波段紫外光高选择性探测的紫外探测器, 器件性能如下: 70nm银层的紫外光透射率峰值超过30%, 器件在-5V偏压下的暗电流为10-12A量级, 响应峰值为0.06A/W, 响应峰发生在325nm处, 光谱响应峰半高宽约30nm。
p-i-n紫外探测器 银纳米薄膜 波长选择性 p-i-n ultraviolet detector GaN GaN Ag nanofilm wavelength selectivity
1 上海市计量测试技术研究院, 上海 201203
2 中国计量大学 计量测试工程学院, 浙江 杭州 310018
3 中国航空工业集团公司 北京长城计量测试技术研究所 计量与校准技术重点实验室, 北京 100095
为了在椭圆偏振测量过程中得到精确的纳米薄膜参数, 提出了一种求解纳米薄膜参数的混合优化算法。结合人工神经网络算法反向传播和粒子群算法快速寻优的特点, 建立了改进粒子群-神经网络(Improved Particle Swarm Optimization-Neural Network, IPSO-NN)混合优化算法。该算法在较少的迭代次数下具有快速跳出局部最优解的能力, 从而快速寻找椭偏方程最优解。文中使用该算法对标称值为(26.7±0.4 )nm的硅上二氧化硅纳米薄膜厚度标准样片进行薄膜参数计算。结果表明: 采用IPSO-NN混合优化算法计算薄膜厚度时相对误差小于2%, 折射率误差小于0.1。同时, 文中通过实验对比了传统粒子群算法与IPSO-NN算法, 验证了IPSO-NN算法计算薄膜参数时能有效优化迭代次数和寻找最优解的过程, 实现快速收敛, 提高计算效率。
椭圆偏振测量 纳米薄膜参数 数据处理 混合优化算法 ellipsometry measurement nano-film parameters data processing hybrid optimization algorithm 红外与激光工程
2020, 49(2): 0213002
1 武汉东湖学院 电子信息工程学院, 武汉 430212
2 武汉理工大学 光纤传感技术国家工程实验室, 武汉 430070
在对薄膜材料热光效应和热膨胀特性研究的基础上, 综合运用光学薄膜法布里珀罗腔(FabryPerot)干涉理论, 采用MATLAB 编程设计了纳米薄膜光纤法布里珀罗传感器的仿真分析程序, 模拟了薄膜型光纤法布里珀罗传感探头反射光谱随温度变化的波长漂移特性, 分析了不同材料热光效应和热膨胀特性对温度特性的影响权重, 并进行了实验验证。验证结果表明, 传感探头测试光谱的温度变化特性与仿真特性一致, 纳米薄膜光纤法布里珀罗传感器的理论仿真可用于选择纳米薄膜材料及筛选温度敏感且镀制容差大的膜系, 对传感探头的研制具有指导意义。
光纤传感器 纳米薄膜 法布里珀罗 温度特性 理论模拟 fiber optic sensor nanothin film FP temperature characteristics theoretical simulation
1 中国科学院电工研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
生物组织的电学特征对肿瘤的早期诊断具有重要意义。通过测量样品的洛伦兹力效应, 磁声电成像可以检测到生物组织电导率的变化, 从而实现肿瘤组织的早期诊断。现有的磁声电成像采用传统的压电超声换能器产生超声激励, 为了避免静磁场对超声激励系统的干扰, 这种方法要求压电超声换能器必须远离被测样品, 从而导致超声探头和被测样品间存在较大的超声传播距离, 不利于在临床中进一步研究。首先设计了基于光声热弹效应的激光诱导超声换能器, 这种光学超声换能器采用优化的炭黑和聚二甲基硅氧烷复合结构, 减小了复合膜厚度, 有望产生高频和高强度超声信号; 然后对优化的复合膜激光诱导超声换能器的超声特性进行分析, 并利用激光诱导超声换能器进行磁声电成像实验。结果表明：激光诱导超声换能器产生的超声信号具有与压电换能器产生的超声信号可比的压强幅度和超声带宽, -6 dB超声带宽接近7.5 MHz, 产生的超声强度达到2.5 MPa; 在磁场环境中, 激光诱导超声换能器能提供一种无电子结构的超声激励方式, 有效减小了磁声电成像中超声激励源的电磁干扰, 具有良好的电磁兼容特性。
生物光学 磁声电成像 激光诱导超声换能器 光声换能器 复合纳米薄膜 中国激光
2018, 45(10): 1007001
北方夜视技术股份有限公司, 江苏 南京 211106
随着微通道板的不断发展与完善, 通过改善传统工艺提升其性能越来越困难, 开发提升微通道板性能的新技术迫在眉睫。纳米薄膜材料的发展及其制备技术的成熟为微通道板的发展提供了契机, 利用原子层沉积技术在通道内壁沉积一层氧化铝纳米薄膜, 作为二次电子发射功能层, 可以增强通道内壁的二次电子发射能力, 从而提升微通道板的增益性能。通过优化原子层沉积工艺参数可以在微通道板的通道内壁沉积厚度均匀的氧化铝薄膜。研究结果表明, 微通道板增益随沉积氧化铝厚度的变化而变化, 在氧化铝厚度为60 cycles时, 施加偏压800 V时增益可达56 000, 约为正常微通道板增益的12倍。
微通道板 原子层沉积 氧化铝纳米薄膜 二次电子发射层 microchannel plate atomic layer deposition alumina nano films SEE layer 红外与激光工程
2016, 45(9): 0916002
1 上海理工大学能源与动力工程学院, 上海 200093
2 海南核电有限公司, 海南 昌江 572700
3 辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司, 辽宁 调兵山 112700
考虑到激光加热过程中电子和晶格之间的不平衡传热特性，将格子波尔兹曼方法(LBM)和双温度模型结合起来，建立了1个两步LBM方程，并用此方法对纳米薄膜在短脉冲激光照射过程中的热响应特性进行了模拟研究。分析了照射过程中薄膜内温度随时间及空间的变化规律；探讨了激光强度以及薄膜厚度对金属薄膜热响应的影响。研究结果表明，在照射过程中晶格温度的改变相对于电子温度的变化有明显的滞后效应，并且计算得到的电子温度响应及破坏阈值和实验结果吻合较好，说明所提出的两步LBM方程能够较好地描述激光照射过程中电子和晶格的不平衡传热现象。通过研究还发现，随着激光能量的增强以及薄膜厚度的减小，薄膜表面电子和晶格温度都有明显的升高，且电子和晶格温度达到稳定的时间均有所延迟。
激光技术 短脉冲激光 纳米薄膜 格子波尔兹曼方法 双温度模型 光学学报
2016, 36(10): 1014001
