最新刊期
      2019年第40卷第9期

        器件制备及器件物理

      • 高注量1 MeV电子辐照下InGaAs单结太阳电池退化规律与机制

        慎小宝, 李豫东, 玛丽娅·黑尼, 赵晓凡, 莫敏·赛来, 许焱, 雷琪琪, 艾尔肯·阿不都瓦衣提, 郭旗, 陆书龙
        2019, 40(9): 1115-1122. DOI: 10.3788/fgxb20194009.1115
        摘要：为研究键合四结太阳电池中In0.53Ga0.47As子电池在高注量电子辐照下的性能退化规律与机制，对In0.53Ga0.47As单结太阳电池进行了高注量1 MeV电子辐照试验，并结合等效位移损伤剂量理论和数值拟合方法对电池性能的退化进行了分析讨论。结果表明，在1 MeV电子辐照下，非电离能损（NIEL）值在电池活性区内随着电子入射深度的增加不断增大；开路电压Voc、短路电流Isc等重要I-V特性参数随着辐照注量的增加均发生了不同程度的退化，注量达到61016 e/cm2时，电池光电转化效率为零，电池失效。光谱响应方面，注量小于41016 e/cm2时，长波区域退化程度明显比短波区域严重；注量大于41016 e/cm2时，长波区域退化程度与短波区域基本相同。辐照位移损伤引起的光生少数载流子扩散长度减小和载流子去除效应是导致电池性能退化的主要原因。  
        关键词：InGaAs单结太阳电池;高注量电子;位移损伤;载流子寿命;载流子去除效应   
        136
        |
        223
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 1664459 false
        更新时间：2020-08-12

      • 电子阻挡层Al组分对Si衬底GaN基黄光LED内量子效率的影响

        胡耀文, 高江东, 全知觉, 张建立, 潘拴, 刘军林, 江风益
        2019, 40(9): 1102-1107. DOI: 10.3788/fgxb20194009.1102
        摘要：为了探究具有双层电子阻挡层设计的GaN基黄光LED中首层电子阻挡层（EBL-1）Al组分对内量子效率的影响以及其中载流子注入的主要物理机制，首先使用硅衬底GaN基黄光LED外延与芯片工艺，在外延过程中通过控制三甲基铝（TMAl）流量，分别获得EBL-1含有Al组分约20%、50%、80%的硅衬底GaN基黄光LED；随后使用半导体仿真软件Silvaco Atlas对这3种样品的实际测试内量子效率曲线进行拟合。结果表明，EBL-1中Al组分对内量子效率的影响主要体现在两方面:一是EBL-1的Al组分越高越有利于空穴从V形坑侧壁注入到多量子阱有源区；二是EBL-1中过高的Al组分会降低p型GaN晶体质量，导致空穴浓度下降；综合表现为Al组分约50%的EBL-1在这种双层电子阻挡层的设计下最有利于提高硅衬底GaN基黄光LED的内量子效率。  
        关键词：GaN;黄光LED;电子阻挡层;半导体仿真   
        200
        |
        251
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 1665412 false
        更新时间：2020-08-12

      • InGaN绿光LED中p-AlGaN插入层对发光效率提升的影响

        余浩, 郑畅达, 丁杰, 莫春兰, 潘拴, 刘军林, 江风益
        2019, 40(9): 1108-1114. DOI: 10.3788/fgxb20194009.1108
        摘要：基于含有V坑结构的Si（111）衬底InGaN/GaN绿光LED，我们在传统p-AlGaN电子阻挡层之后优化生长一层25 nm的低掺镁p-AlGaN插入层，并获得明显的效率提升。在35 A/cm2的电流密度下，主波长为520 nm的LED外量子效率和光功率分别达到43.6%和362.3 mW，这是截至目前报道的最高记录。通过分析表明，其潜在的物理机制归结于p-AlGaN插入层能够提高空穴从V坑注入的效率。本文提供了一种有效提升发光效率的方法，尤其适合于含有V坑结构的InGaN/GaN LED。  
        关键词：绿光LED;p-AlGaN插入层(IL);外量子效率;V坑;空穴注入效率   
        226
        |
        198
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 1665453 false
        更新时间：2020-08-12

      • 用于碱金属蒸汽激光器泵浦的窄线宽780 nm半导体激光源

        田景玉, 张俊, 彭航宇, 雷宇鑫, 王立军
        2019, 40(9): 1123-1129. DOI: 10.3788/fgxb20194009.1123
        摘要：780.0 nm窄线宽、高功率半导体激光器对于发展Rb碱金属蒸汽激光器具有重要意义。为获得好的泵浦效果，泵浦光谱与碱金属蒸汽的吸收光谱需严格匹配，必须压窄半导体激光输出线宽，且稳定中心波长。反射式体布拉格光栅（RVBG）外腔反馈是目前实现窄光谱光源的主要方案之一。本文提出了快轴准直镜-光束变换器-慢轴准直镜-反射式体布拉格光栅（FAC-BTS-SAC-RVBG）的结构，压缩入射到RVBG的激光发散角，提高RVBG有效反馈率，相对于常规的"FAC+SAC+RVBG "结构，提升光谱锁定效果。基于" FAC+BTS+SAC+RVBG"结构，研制出780 nm窄线宽激光器，连续功率达到47.2 W，通过对RVBG精确温控，可将中心波长稳定在780.00 nm。采用单模光纤探测，光谱宽度为0.064 nm（FWHM），温漂系数为0.001 2 nm/℃，电流漂移系数为0.001 3 nm/A，可用于Rb碱金属蒸汽激光器泵浦。  
        关键词：半导体激光器;窄线宽;反射式体布拉格光栅;半导体激光泵浦碱金属蒸汽激光器   
        190
        |
        224
        |
        5
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 1665495 false
        更新时间：2020-08-12

      • 全息光刻制备808 nm腔面光栅半导体激光器

        王岳, 王勇, 李占国, 尤明慧
        2019, 40(9): 1130-1135. DOI: 10.3788/fgxb20194009.1130
        摘要：利用全息光刻开展了808 nm腔面光栅半导体激光器腔面膜系制备，制备与表征了单管芯器件，单管芯器件条宽100 μm，腔长2 mm，输出中心波长807.32 nm，光谱半宽为0.36 nm，15~45℃温度范围内波长随温度的漂移系数为0.072 nm/℃，室温单管芯最大连续输出功率达到2.8 W，阈值电流为0.49 A，斜率效率为1.05 W/A。测试结果表明808 nm腔面光栅半导体激光器实现了单纵模输出。  
        关键词：半导体激光器;波长锁定;腔面光栅;全息光刻   
        183
        |
        202
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 1664511 false
        更新时间：2020-08-12
      • 聂志强, 王明培, 孙玉博, 李小宁, 吴迪
        2019, 40(9): 1136-1145. DOI: 10.3788/fgxb20194009.1136
        摘要：可靠性是高功率半导体激光器（HLD）的一个重要性能。热加速寿命试验是HLD寿命评价和可靠性分析的重要技术。在本文中，我们在高温测试平台上对铟焊料封装的18个中心波长为808 nm的传导冷却型HLD单巴器件在恒定电流60 A条件下进行55，65，80℃ 3组热沉温度下的热加速寿命试验。根据器件输出功率在加速寿命测试期间的降低趋势，得到该批HLD器件的寿命分别为1 022，620，298 h，再根据Arrhenius公式得到该器件的激活能为0.565 41 eV，从而外推得到器件在室温下的寿命为5 762 h。可见55℃下器件寿命加速了5倍，而在65℃下寿命加速了8.5倍，80℃下寿命加速17倍。此外，我们还分析了器件热加速寿命试验后的性能。  
        关键词：高功率半导体激光器;热加速寿命测试;可靠性;退化   
        215
        |
        481
        |
        4
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 1665527 false
        更新时间：2020-08-12

      • 柔性电极的喷墨印刷制备

        周艺聪, 宁洪龙, 王一平, 陶瑞强, 陈建秋, 王磊, 姚日晖, 彭俊彪
        2019, 40(9): 1146-1158. DOI: 10.3788/fgxb20194009.1146
        摘要：相对传统制备方法，喷墨印刷作为一种低成本、直接图形化、无接触的薄膜沉积技术，可将导电材料直接在衬底上图形化，从而大幅节约时间和材料成本，在柔性器件生产中显示出巨大的潜力。为了满足柔性电子低温制备的需求，喷墨印刷制备柔性电极不仅要考虑高性能低温型导电墨水的制备，还要关注烧结技术的低温应用。本文对柔性电极的喷墨印刷制备技术的研究进展进行了总结，分别对导电材料和烧结技术的低温应用进行介绍并分析现阶段存在的问题，并对喷墨印刷柔性电极的未来发展方向进行了展望。  
        关键词：喷墨印刷;柔性;电极;低温制备   
        335
        |
        386
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 1664537 false
        更新时间：2020-08-12

      • 基于LED显示屏基色亮度变化的白场亮色度偏差分析

        毛新越, 苗静, 陈宇, 郑喜凤, 王瑞光
        2019, 40(9): 1159-1171. DOI: 10.3788/fgxb20194009.1159
        摘要：LED显示屏白场显示品质成为行业内日益关注的焦点，白场显示品质主要表现为白场的亮度和色度，而显示屏的基色亮度是影响白场亮度和色度的重要因素之一。为了得到基色亮度与白场亮色度的数学关系，量化基色亮度变化引起白场亮色度的偏差，本文在CIE-Yxy颜色空间中建立三基色亮度与白场亮色度的映射模型，得到红基色、绿基色、蓝基色各自亮度变化以及混合变化引起的白场亮色度偏差的空间模型，并在空间模型的正投影平面上着重分析了三基色亮度对变化白场的色度影响。该关系式在CIE-Yxy颜色空间中具有通用性，可以快速确定任意LED显示屏基色亮度变化引起的白场亮色度偏差。  
        关键词：基色亮度;白场亮色度;亮色度偏差   
        200
        |
        318
        |
        2
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 1665562 false
        更新时间：2020-08-12

        材料合成及性能

      • CsPbBr3钙钛矿量子点微晶的制备及发光性能

        吴江, 曹冠英, 张彦杰, 杨阳, 于晶杰
        2019, 40(9): 1073-1078. DOI: 10.3788/fgxb20194009.1073
        摘要：为提高CsPbBr3钙钛矿量子点稳定性并实现具有优良发光性能量子点固体材料的制备，采用高温熔融方法成功地在硼硅酸盐微晶内部制备了CsPbBr3量子点，得到CsPbBr3量子点微晶。通过SEM扫描电镜测试分析量子点微晶的形貌特征；通过荧光光谱、CIE色度坐标分析其荧光特性。SEM扫描电镜测试结果表明，在微晶表面及内部均匀分布着粒径为10 nm左右的CsPbBr3量子点，实现了硼硅酸盐微晶对CsPbBr3量子点的有效包覆。荧光光谱测试表明，CsPbBr3量子点微晶表现出宽的激发光谱，且可以在360 nm波长紫外光激发下实现较强的517 nm绿光发射。发射光谱及CIE坐标表明在400℃高温环境下该CsPbBr3量子点微晶材料仍能保持优异的光学性能。该量子点微晶材料的成功制备为钙钛矿材料在新型固体发光材料领域的发展提供了可能性。  
        关键词：CsPbBr3;硼硅酸盐;量子点;钙钛矿;发光性能   
        277
        |
        383
        |
        8
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 1665319 false
        更新时间：2020-08-12

      • 可见光、远红外与激光兼容隐身光子晶体薄膜

        王航, 赵大鹏, 张继魁, 王成名, 陈宗胜, 刘瑞煌, 时家明
        2019, 40(9): 1079-1085. DOI: 10.3788/fgxb20194009.1079
        摘要：为了降低军事装备被可见光、红外或激光探测器发现的概率，研究了可见光、远红外与1.06 μm及10.6 μm激光兼容隐身光子晶体薄膜。基于光子晶体的"光子禁带"和"光子局域"的特性，利用传输矩阵理论设计了3种不同颜色的隐身光子晶体薄膜，然后利用真空电子束蒸发镀膜技术进行了制备，最后利用相关仪器测试并得到了微观截面图、可见光照片、远红外热像图和反射光谱。结果显示，3种薄膜微观层间结合致密，膜厚符合理论设计。可见光波段具有青、黄或紫的特征颜色，可以组合形成迷彩图案来分割可见光图像。远红外大气窗口（8~14 μm）内发射率小于0.3，可以有效抑制远红外辐射。反射光谱中1.06 μm及10.6 μm处反射率分别为10%和40%左右，能够有效减弱入射激光的回波功率。  
        关键词：光子晶体;可见光;远红外;激光;兼容隐身   
        252
        |
        662
        |
        4
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 1664374 false
        更新时间：2020-08-12

      • (Mg1-xSrx)2SiO4:(Eu3+,F-)荧光粉的物相及光谱

        汪雨, 罗岚, 郭锐, 徐诗林, 孙传耀
        2019, 40(9): 1086-1095. DOI: 10.3788/fgxb20194009.1086
        摘要：采用高温固相法在空气氛围下在1 150℃制备（Mg1-xSrx）2SiO4（x=0~1）粉末。物相分析表明，随着Sr离子含量由小到大，（Mg1-xSrx）2SiO4基质晶相组成将发生如下变化:γ-Mg2SiO4、β-Mg2SiO4混合相（x=0）→α-Sr2SiO4、β-Sr2SiO4、γ-Mg2SiO4、β-Mg2SiO4、Sr3MgSi2O8混合相（0.2 ≤ x ≤ 0.8）→α-Sr2SiO4和β-Sr2SiO4混合相（x=1）；当x=0.2时主晶相为高温β-Mg2SiO4，而在x=0时主晶相为低温γ-Mg2SiO4。紫外发光照相和光谱表明，当x=0.2时，（Mg1-xSrx）1.96SiO4:0.04（Eu3+，F-）红光发射亮度最大。进一步晶体结构分析发现Sr离子可以固溶入β-Mg2SiO4使得β-Mg2SiO4更为稳定，同时晶格略微增大；化学配比为（Mg0.8Sr0.2）2SiO4粉末在1 250℃煅烧可以得到平均粒径为21.68 μm的单相β-Mg2SiO4粉末。对于单相（Mg0.8Sr0.2）2-ySiO4:y（Eu3+，F-）系列荧光粉，其XPS分析表明Eu离子以三价进入晶格；光谱分析表明在365 nm和254 nm激发下，有595，615（主峰），655，705 nm红光锐峰发射（对应5D0→7Fn，n=1，2，3，4）；且y=0.04为最佳铕离子掺杂浓度（此时其量子效率、寿命均达到最大）；基于Blasse理论可判断铕离子间能量传递方式为基于辐射跃迁的电四极-电四极作用。  
        关键词：碱土硅酸盐;晶体结构;荧光光谱;能量传递   
        168
        |
        149
        |
        2
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 1665364 false
        更新时间：2020-08-12

      • Ag-SiO2纳米结构中的法诺共振

        李沭, 刘晃清, 崇桂书, 陈曙光, 翟翔, 肖时芳, 邹阳
        2019, 40(9): 1096-1101. DOI: 10.3788/fgxb20194009.1096
        摘要：利用FDTD研究了Ag-SiO2纳米结构的法诺共振。mj（j=2，3）模的共振峰随银膜水平长度l的增长而红移。法诺共振与银-空气、SiO2周期结构和SiO2有关。随着SiO2横向长度L的增加，法诺现象越来越明显。此外，法诺共振还与银膜的介电常数（实部的负值-εm'）密切相关。在非周期性Ag-空气-氧化硅结构中，当-εm'=4 000和-εm'=6 000时，可以观察到明显的法诺共振。  
        关键词：法诺共振;银-空气-氧化硅;纳米结构   
        163
        |
        123
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 1664414 false
        更新时间：2020-08-12

        发光学应用及交叉前沿

      • 高照明均匀度倒置型LED植物光源系统的设计

        姜昕宇, 文尚胜, 马丙戌, 卢允乐, 蔡明兴
        2019, 40(9): 1172-1184. DOI: 10.3788/fgxb20194009.1172
        摘要：现有的植物工厂采用"上光下植"的种植模式，培养架的照度均匀度以及混色均匀度不高，导致不同位置的植物生长情况良莠不齐，严重影响工厂生产效益。为解决这一问题，提出一种高照明均匀度植物光源及植物培养架设计方案，将光源"倒置"于种植平面两侧的三棱柱凸台，利用棱柱斜面初次分配光线并提高其分布均匀性，进一步通过培养架顶部反射增加混光距离，提高光线耦合程度，从而提高混色均匀度和照度均匀度。借助TracePro软件对提出的光学结构进行仿真分析，利用Taguchi方法设计并进行实验，最终利用ANOVA理论分析出各因子对品质的影响程度并进一步优化结果，获得照度均匀度为94.30%、混色均匀度为90%的最优设计方案。最后通过测量种植面和植物体表面照度及光谱的分布情况检测植物的生长是否会对光线有遮挡，结果表明该植物照明系统可以保持植物在生长过程中种植面和植物体顶部及侧面都具有良好的照明效果，遮挡问题几乎可以忽略不计，并保证植物生长过程中良好的照明效果。  
        关键词：植物照明;光学设计;植物工厂;发光二极管;Taguchi   
        177
        |
        263
        |
        4
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 1664614 false
        更新时间：2020-08-12

      • 基于显微红外热点定位系统的发光二极管失效分析

        张槐洋, 文尚胜, 方方, 唐浩洲, 林凯旋, 邵沅玲, 魏志权, 康丽娟, 廖少雄
        2019, 40(9): 1185-1191. DOI: 10.3788/fgxb20194009.1185
        摘要：失效定位技术是发光二极管失效性分析中的重要组成部分，本文在主流的3种失效定位技术:光子辐射显微技术、光诱导电阻变化、红外热成像显微技术的基础上，提出了一种显微红外热点定位测试系统。该系统通过双线性插值算法使源图像放大至原来的4倍，在使用20 μm微距镜头的条件下，能达到与5 μm微距镜头接近的效果，降低了LED失效检验成本。利用可见光图像和红外热像图的叠加，提高电压对LED芯片失效点进行锁定，能在大范围内迅速定位LED芯片缺陷所在。在此基础上，结合FIB技术和SEM设备分析LED芯片微观结构，可以进一步分析LED芯片的失效原因，最终得到LED芯片的失效机理。实验结果表明，在初步的缺陷定位中，显微红外热点定位系统可快速地在无损条件下大范围区域内提供LED热数据分布，定位关键失效点，有效地提高了工作效率，降低了失效检测成本。  
        关键词：显微红外热点定位;发光二极管;失效分析;失效定位;双线性插值算法   
        157
        |
        343
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 1665590 false
        更新时间：2020-08-12
      • 高洪培, 谭中伟, 付超
        2019, 40(9): 1192-1199. DOI: 10.3788/fgxb20194009.1192
        摘要：常见的光滤波器主要对波长进行选择，当滤波器带宽变窄时，对光波长的漂移就会变得敏感，限制了其使用范围。本文提出的光滤波器是基于由透镜和多模光纤组成的全光积分器。我们依据其时域特性对该滤波器的频域滤波特性进行了分析。该时域滤波器可以用于光载波恢复，通过数值仿真验证得出该技术使相位调制信号两边带间和载波间的强度关系发生改变，在不使用本振激光器的情况下完成光信号相位调制到强度调制的转换。  
        关键词：光时域滤波器;全光载波恢复;时域滤波;多模光纤;全光积分器   
        166
        |
        184
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 1664652 false
        更新时间：2020-08-12

      • 基于动态门限的幅度调制空间相干光通信系统

        孙鑫, 李林
        2019, 40(9): 1200-1206. DOI: 10.3788/fgxb20194009.1200
        摘要：提出了基于动态门限的幅度调制空间相干光通信（IM/CD）系统。与传统的幅度调制/直接检测（IM/DD）光通信系统相比，我们提出的系统无需瞬时信道状态信息（CSI）和大气湍流模型的概率密度函数（pdf）就可以实现对信号的高精度检测，与此同时该系统能通过提高本振激光器的功率来获取更好的误码率（BER）性能。此外，本文还推导了该系统平均误码率的表达式。仿真实验表明，当本振激光器和发射信号的归一化幅度为1、平均误码率为10-9时，该系统在归一化大气闪烁标准差σ=0.25、归一化相位噪声标准差σφ=0.07的对数正态湍流信道条件下，与理想的自适应探测门限光通信系统相比，其信噪比性能损失仅为1.4 dB。  
        关键词：自由空间光通信;动态门限;相干探测   
        167
        |
        313
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 1665642 false
        更新时间：2020-08-12
      0