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基于多物理场仿真的YIG薄膜液相外延生长工艺优化的研究
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作者 吕搏闻 武珈羽 +5 位作者 张晗旭 朱森寅 张伶莉 张宇民 王先杰 宋波 《人工晶体学报》 北大核心 2026年第1期29-36,共8页
随着光通信技术与光子芯片的发展,钇铁石榴石(YIG)晶体因优异的磁光特性在光通信系统、磁光隔离器等领域展现出广阔的应用前景,液相外延(LPE)法作为YIG薄膜的主要制备方法之一而备受关注。LPE法生长YIG薄膜的核心在于溶质输运过程的精... 随着光通信技术与光子芯片的发展,钇铁石榴石(YIG)晶体因优异的磁光特性在光通信系统、磁光隔离器等领域展现出广阔的应用前景,液相外延(LPE)法作为YIG薄膜的主要制备方法之一而备受关注。LPE法生长YIG薄膜的核心在于溶质输运过程的精准调控,其中均匀的流场分布和一致的温场环境是保障平稳传质的决定性条件。因此,调控工艺参数,实现平稳的温场和流场,对生长高质量的YIG薄膜具有重要的科学意义。本文基于多物理场仿真的方法,建立了LPE法生长YIG晶体的温度-流动耦合模型,通过数值模拟揭示了坩埚旋转对熔体流动、轴向温度梯度,以及晶体生长速率的影响规律。通过系统的仿真优化,获得了一组较优的工艺参数:将坩埚转速控制在55~60 r/min,可显著抑制流场和温场的扰动,从而维持固-液界面的稳定性,这为YIG晶体的高质量外延生长提供了有利条件。本研究为复杂氧化物晶体的可控生长提供了理论指导和工艺优化的新思路。 展开更多
关键词 晶体生长 液相外延 钇铁石榴石 温度-流动耦合 温场 流场
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KTb_(3)F_(10)单晶生长及光谱性能研究
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作者 刘国晋 黄昌保 +5 位作者 余学舟 祁华贝 胡倩倩 倪友保 王振友 吴海信 《无机材料学报》 北大核心 2026年第3期370-376,共7页
KTb_(3)F_(10)(KTF)晶体具有Tb^(3+)离子浓度高、热光系数小、声子能量低等优点,在绿光和黄光波段展现出高效激光输出潜力。然而,其非一致熔融特性、原料易潮解、高温下组分易挥发以及氟化物腐蚀性等问题,成为制约高品质KTF晶体生长的... KTb_(3)F_(10)(KTF)晶体具有Tb^(3+)离子浓度高、热光系数小、声子能量低等优点,在绿光和黄光波段展现出高效激光输出潜力。然而,其非一致熔融特性、原料易潮解、高温下组分易挥发以及氟化物腐蚀性等问题,成为制约高品质KTF晶体生长的关键障碍。本研究致力于探索一种有效的方法,克服上述难题,以生长出高品质KTF晶体并系统表征其光学性能。采用优化的垂直布里奇曼法,并结合激光真空密封铂坩埚技术,有效隔绝了原料与水氧杂质的接触,同时,密封的生长环境极大地抑制了晶体生长过程中的组分偏离现象。通过该创新工艺,成功生长出尺寸为ϕ16 mm×30 mm的KTF毛坯晶体。KTF晶体(111)晶面的X射线摇摆曲线半高宽为0.08°,显示出较高的晶体完整性。热分析表明KTF晶体在高温下存在明显的挥发行为。光谱测试显示,KTF晶体在400~1600 nm波段的平均透过率>90%,1064 nm处吸收系数<0.007 cm^(-1),具有较低的光学损耗。Tb^(3+)离子^(5)D_(4)能级的荧光寿命为4.82~4.99 ms,较氧化物基质长3~5倍,这归因于低声子氟化物基质对非辐射弛豫的抑制。本研究成功建立了一种可行的KTF晶体生长方法,为KTF晶体及同类型三元氟化物的可控生长提供了一种新的技术路径,为KTF晶体在黄绿光波段的高效输出应用提供了有益参考。 展开更多
关键词 KTb_(3)F_(10) 垂直布里奇曼法 光谱性能 荧光寿命
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Cu^(+)或Ag^(+)共掺杂LaBr_(3)∶Ce晶体的生长及性能研究
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作者 赵美丽 宗蕾 +3 位作者 王谦 李云云 张春生 吴云涛 《人工晶体学报》 北大核心 2026年第1期58-67,共10页
LaBr_(3):Ce晶体因高光产额、优异能量分辨率及快衰减时间等优异特性,被公认为是高性能闪烁体的代表,在核辐射探测与医学成像等领域具有重要应用前景。本文采用坩埚下降法成功制备了Cu^(+)或Ag^(+)共掺杂的LaBr_(3)∶Ce晶体,并探究了不... LaBr_(3):Ce晶体因高光产额、优异能量分辨率及快衰减时间等优异特性,被公认为是高性能闪烁体的代表,在核辐射探测与医学成像等领域具有重要应用前景。本文采用坩埚下降法成功制备了Cu^(+)或Ag^(+)共掺杂的LaBr_(3)∶Ce晶体,并探究了不同Cu^(+)或Ag^(+)浓度共掺杂对LaBr_(3)∶Ce晶体发光和闪烁性能的影响。结果表明,在光致发光和X射线激发下,Cu^(+)或Ag^(+)共掺杂并未改变晶体的发光机制,所有样品在325~425 nm均显示Ce^(3+)的5d→4f特征发射。在闪烁性能方面,Cu^(+)共掺杂晶体的光产额和能量分辨率与未掺杂样品相当,其中LaBr_(3)∶Ce,0.2%Cu晶体的能量分辨率为2.8%@662 keV;而Ag^(+)共掺杂则导致晶体光产额显著下降,其中LaBr_(3)∶Ce,0.2%Ag晶体的能量分辨率劣化至4.5%@662 keV。本研究表明Cu^(+)或Ag^(+)共掺杂策略不能提升LaBr_(3)∶Ce的闪烁性能,为该体系后续掺杂策略的选择提供了重要实验参考。 展开更多
关键词 闪烁晶体 LaBr_(3)∶Ce 共掺杂 坩埚下降法 光产额 能量分辨率
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Yb∶YAP单晶光纤的生长及光谱性能研究
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作者 汪晨 张家玮 +7 位作者 张华利 周声浪 刘龙鑫 姜正元 张俊 刘坚 徐晓东 徐军 《人工晶体学报》 北大核心 2026年第1期46-51,共6页
采用微下拉法成功生长了系列不同掺杂浓度Yb∶YAlO_(3)(Yb∶YAP)单晶光纤。X射线衍射分析证实所得单晶光纤均为正交晶系。在室温下系统测试了样品的吸收光谱、荧光光谱和荧光衰减曲线。2.00%(原子数分数)Yb∶YAP单晶光纤在978 nm处的吸... 采用微下拉法成功生长了系列不同掺杂浓度Yb∶YAlO_(3)(Yb∶YAP)单晶光纤。X射线衍射分析证实所得单晶光纤均为正交晶系。在室温下系统测试了样品的吸收光谱、荧光光谱和荧光衰减曲线。2.00%(原子数分数)Yb∶YAP单晶光纤在978 nm处的吸收截面为1.14×10^(-20)cm^(2),在1000 nm的最大发射截面达1.39×10^(-20)cm^(2),显示出与商用激光二极管泵浦源良好的光谱匹配性。0.25%、0.50%、1.00%、2.00%和5.00%Yb∶YAP单晶光纤中^(2)F_(5/2)能级荧光寿命分别为587、604、682、705和698μs。结果表明Yb∶YAP单晶光纤是一种有潜力的超快激光增益介质。 展开更多
关键词 微下拉法 单晶光纤 Yb∶YAP 晶体生长 光谱性能
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双频连续谱中束缚态的调控
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作者 方云团 夏露 《光学技术》 北大核心 2026年第1期80-85,100,共7页
为解决连续体中的束缚态(BIC)在应用中模式单一且不能连续调制的问题,设计三层光栅与平面波导的复合结构。通过对结构能带的计算和模式的分析,发现该结构产生双频BIC和共振态。双频BIC和共振态的频率可以被两种结构参数调节。通过光栅... 为解决连续体中的束缚态(BIC)在应用中模式单一且不能连续调制的问题,设计三层光栅与平面波导的复合结构。通过对结构能带的计算和模式的分析,发现该结构产生双频BIC和共振态。双频BIC和共振态的频率可以被两种结构参数调节。通过光栅间不同形式的平移错位,使双频BIC和共振态形成的法诺共振峰产生连续的变化。通过平移调控,BIC模式和共振态产生耦合并形成双重的法诺共振,形成一对完全透射和完全反射两个状态相反的准BIC法诺共振峰。特别地,平移调控还会产生独特的呈镜像对称的一对法诺共振峰;在特定的平移距离,出现光学类电磁诱导透明现象。 展开更多
关键词 连续体中的束缚态 法诺共振 耦合
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正方形环状准连续谱中束缚态
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作者 方云团 夏露 章国安 《物理学报》 北大核心 2026年第3期176-184,共9页
为了解决连续谱中束缚态空间响应带宽偏小的技术难题,本文设计了一种简单的光子晶体平板,并进行能带的计算和模式Q因子分析.通过结构参数的优化,在k空间发现一种正方形环状的且边长可调节的准连续谱中束缚态(bound state in the continu... 为了解决连续谱中束缚态空间响应带宽偏小的技术难题,本文设计了一种简单的光子晶体平板,并进行能带的计算和模式Q因子分析.通过结构参数的优化,在k空间发现一种正方形环状的且边长可调节的准连续谱中束缚态(bound state in the continuum, BIC)分布.分析准BIC环与等频线的关系以及模场分布的特征发现,这种正方形环状的准BIC来自结构的全内反射和驻波干涉效应.分别通过入射角度和频率扫描计算结构的透射谱,得到了高Q因子的法诺共振谱线,进而验证了环状准BIC的存在. 展开更多
关键词 连续谱中束缚态 光子晶体平板 品质因子
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From HgGa_(2)(SeO_(3))_(4) to Hg_(2)Ga(Se_(O)_(3))_(2)F:The first HgI-based selenite birefringent crystal triggered by linear groups and fluoride ions
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作者 Peng-Fei Li Chun-Li Hu +2 位作者 Bo Zhang Jiang-Gao Mao Fang Kong 《Chinese Chemical Letters》 2026年第2期595-599,共5页
Exploring new material systems and enhancing the birefringence of compounds is a highly valuable endeavor.In this study,we introduce a novel method to enhance the birefringence of inorganic compounds by inducing struc... Exploring new material systems and enhancing the birefringence of compounds is a highly valuable endeavor.In this study,we introduce a novel method to enhance the birefringence of inorganic compounds by inducing structural alignment through linear groups and fluoride ions.We report on two new compounds:HgGa_(2)(SeO_(3))_(4) and Hg_(2)Ga(Se_(O)_(3))_(2)F.HgGa_(2)(SeO_(3))_(4) crystallizes in a non-centrosymmetric(NCS)space group,exhibiting a second harmonic generation(SHG)efficiency of approximately 60% that of commercial KH2PO4(KDP),with a birefringence of 0.032@546 nm.Hg_(2)Ga(Se_(O)_(3))_(2)F,on the other hand,crystallizes in a centrosymmetric space(CS)group and represents the first reported HgI-based selenite birefringent material.Due to the influence of the linear group Hg_(2)O_(2),its birefringence is significantly enhanced to 0.111@546 nm,which is 3.5 times that of HgGa_(2)(SeO_(3))_(4).Moreover,both compounds demonstrate high stability and a broad optical transparency window.These findings indicate that Hg_(2)Ga(Se_(O)_(3))_(2)F is a promising candidate for birefringent material in the mid-infrared(MIR)range.Our research provides an innovative strategy for improving the birefringence of compounds. 展开更多
关键词 Optical properties Crystal structures SELENITES BIREFRINGENCE Nonlinear optical
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Transmission property of one-dimensional Dirac-semimetal-defected photonic crystal in terahertz multi-bandgap
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作者 Ji-Kai Wang Li Jiang +1 位作者 Xue-Fei Yang Ji-He Zhao 《Chinese Physics B》 2026年第1期498-505,共8页
A symmetrical one-dimensional(1D)photonic crystal structure with a Dirac-emimetal-defected layer is proposed.The material properties of the Dirac semimetal are governed by three key parameters:Fermi level,Fermi veloci... A symmetrical one-dimensional(1D)photonic crystal structure with a Dirac-emimetal-defected layer is proposed.The material properties of the Dirac semimetal are governed by three key parameters:Fermi level,Fermi velocity,and degeneracy factor.Simulation results demonstrate that the proposed structure generates multiple photonic bandgaps within the THz frequency range.In the low-THz region,pronounced resonant transmission peaks emerge,enabling near-perfect filtering performance.The positions of these defect modes can be dynamically tuned by adjusting the Fermi level and degeneracy factor.In mid-and high-THz frequency bands,the Dirac semimetal begins to exhibit metallic behavior,leading to attenuation of the transmission peaks and the appearance of absorption.The elevation of the Fermi level delays the critical threshold for the transition from the dielectric state to the metallic state,while an increase in Fermi velocity suppresses metallic behavior.Therefore,enhancing both the Fermi level and Fermi velocity contributes to strengthening the defect peak intensity.Conversely,increasing the degeneracy factor strengthens the metallic characteristics,thereby disrupting the high-frequency photonic bandgap.Notably,the defect layer thickness and incident angle exert significant influence on the transmission behavior:a larger incident angle causes the defect peak to shift toward higher frequencies and reduces its intensity,whereas a thicker defect layer shifts the defect peak toward lower frequencies.The modulation effects of both parameters become more pronounced as frequency increases.Compared with conventional photonic crystals,our work can provide a tunable structure over transmission properties,offering novel strategies for designing tunable filters and optical sensors. 展开更多
关键词 one-dimensional photonic crystal Dirac semimetal TUNABILITY THz
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异烟肼分子印迹光子晶体传感器的制备及应用
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作者 郭子韵 刘佳钰 +1 位作者 王梦豪 郭航飞 《广州化工》 2026年第3期51-54,共4页
本研究融合分子印迹技术的特异选择性以及光子晶体技术的光学信号自表达功能,构建了一种兼具高选择性、灵敏度和成本效益的现场“可视化”检测方法,旨在实现实际样品中异烟肼快速裸眼检测。本实验探究了二氧化硅微球粒径对光子晶体布拉... 本研究融合分子印迹技术的特异选择性以及光子晶体技术的光学信号自表达功能,构建了一种兼具高选择性、灵敏度和成本效益的现场“可视化”检测方法,旨在实现实际样品中异烟肼快速裸眼检测。本实验探究了二氧化硅微球粒径对光子晶体布拉格衍射的影响,成功制备出衍射峰位于理想光谱范围内的光子晶体模板,并对其进行优化,制备出具有良好特异性识别能力及变色功能、并可重复使用的分子印迹光子晶体传感器,成功将其运用于实际检测中。 展开更多
关键词 光子晶体 分子印迹 异烟肼 可视化传感器
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Synergistic triple-site engineering in ABX_(3)-type hybrid halides for high-performance nonlinear optical crystals
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作者 Yuwei Kang Can Yang +1 位作者 Jun Zhang Qi Wu 《Chinese Chemical Letters》 2026年第1期666-670,共5页
Achieving non-centrosymmetric(NCS) configurations in ABX3-type hybrid halides remains a critical challenge for nonlinear optical(NLO) materials due to the conflicting requirements of high second-harmonic generation(SH... Achieving non-centrosymmetric(NCS) configurations in ABX3-type hybrid halides remains a critical challenge for nonlinear optical(NLO) materials due to the conflicting requirements of high second-harmonic generation(SHG) response,wide bandgap,and phase-matching capabilities.Herein,we propose a triplesite modulation strategy by synergistically tailoring the A-site cations(2-methylimidazole cation/1-ethyl-3-methylimidazole cation),B-site metals(Sn^(2+)/Pb^(2+)),and X-site halogens(Cl/Br),which effectively disrupts lattice symmetry and enables NCS crystallization.Our results demonstrate a strong SHG response,an expanded optical bandgap and increased birefringence.The optimized compound C_(6)H_(11)N_(2)PbCl_(3) exhibits a moderately strong SHG efficiency of 3.8 × KDP,a wide bandgap(3.87 eV),and enhanced birefringence(0.139@1064 nm),surpassing majority hybrid NLO materials.The innovative anionic framework introduced here broadens the scope of hybrid NLO crystals,facilitating the integration of various aromatic heterocyclic cations.This research provides a robust strategic framework for the development of advanced NLO materials. 展开更多
关键词 Nonlinear Optical organic-inorganic hybrid ABX_(3)lone pair Optimized balance
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乙二酸掺杂对KDP晶体光学和热学性质的影响
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作者 周广刚 文歆艾 +6 位作者 毛彩菊 陈文轩 王晓春 陈松昊 周湘雨 张万松 吴冲 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第11期1916-1922,共7页
本文将不同浓度的乙二酸加入到磷酸二氢钾水溶液,通过“点籽晶”快速生长技术成功制备了乙二酸掺杂的KDP晶体。对于0%~2%(摩尔分数)掺杂浓度范围内得到的乙二酸掺杂KDP样品,粉末X射线衍射(PXRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析表明乙... 本文将不同浓度的乙二酸加入到磷酸二氢钾水溶液,通过“点籽晶”快速生长技术成功制备了乙二酸掺杂的KDP晶体。对于0%~2%(摩尔分数)掺杂浓度范围内得到的乙二酸掺杂KDP样品,粉末X射线衍射(PXRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析表明乙二酸分子已成功地掺入KDP晶体中,晶体结构没有显著影响,晶体样品保持了良好的结晶度。为了探究乙二酸掺杂对晶体光学和热学性能的影响,采用紫外可见近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计和差示扫描量热仪(DSC)测量了样品的光学透过率和热学稳定性,结果表明当掺入低浓度的乙二酸后晶体的透过率有明显提高,当掺杂浓度为1%时光学透过率达到最优值,而掺杂过高浓度的乙二酸时光学透过率有所下降。DSC结果表明在一定的掺杂浓度范围内晶体的热稳定性有所提高。 展开更多
关键词 乙二酸 KDP晶体 掺杂 点籽晶 光学透过率 热稳定性
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Look and Say分形结构光子晶体的无序性分析
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作者 高亮 孙洁 +1 位作者 杜桂强 张若朋 《实验室科学》 2025年第4期61-68,共8页
针对一维光子晶体制备过程中无序效应的引入问题,基于Look and Say数列与一维光子晶体结构构造了一种一维Look and Say序列分形结构光子晶体,仿真实现了在介质折射率与介质层厚度中引入适当无序效应对该种晶体反射图谱的影响分析。仿真... 针对一维光子晶体制备过程中无序效应的引入问题,基于Look and Say数列与一维光子晶体结构构造了一种一维Look and Say序列分形结构光子晶体,仿真实现了在介质折射率与介质层厚度中引入适当无序效应对该种晶体反射图谱的影响分析。仿真表明:在介质折射率中引入适当高度无序效应、在介质层厚度中引入适当低度无序效应可以使得该种晶体的反射图谱获得较宽的高反射率频带,为部分光学器件反射性能的提高提供了参考依据。所提出分形光子晶体的反射和透射特性调控方法应用于实验教学后,可使学生更直观地理解复杂的理论知识,有效提升学生的动手操作能力、数据分析能力和解决实际工程问题的能力。 展开更多
关键词 一维光子晶体 Look and Say分形结构 传输矩阵法 无序度
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Achieving large birefringence in oxalate crystals by a hydrogen bond-directed strategy
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作者 Yan-Zhen Xie Hua Huang +3 位作者 Qingran Ding Jian Lei Yu-Ling Wang Qing-Yan Liu 《Science China Chemistry》 2026年第2期709-715,共7页
Rational design of birefringent crystals with high birefringence remains a critical challenge.Herein we present two oxalate crystals of(C_(6)N_(2)H_(11))(HC_(2)O_(4))(1)and(C_(4)N_(2)H_(4))(H_(2)C_(2)O_(4))(2)(H_(2)C_... Rational design of birefringent crystals with high birefringence remains a critical challenge.Herein we present two oxalate crystals of(C_(6)N_(2)H_(11))(HC_(2)O_(4))(1)and(C_(4)N_(2)H_(4))(H_(2)C_(2)O_(4))(2)(H_(2)C_(2)O_(4)=oxalic acid,C_(6)N_(2)H_(11)=2-ethyl-4-methylimidazolium cation and C_(4)N_(2)H_(4)=pyrazine).Remarkably,crystal 2 exhibits an unprecedentedly large birefringence of 0.422 at 550 nm,which surpasses all commercial birefringent crystals.The formation of the directional hydrogen bonds between oxalate and planar pyrazine constituents facilitates the adoption of a planar configuration by oxalic units possessing large polarizability anisotropy(Δα=21.72).Whereas the distorted configuration of oxalate groups with a relatively small Δα of 13.95 induced by the non-coplanar arrangement of the imidazole planes of C_(6)N_(2)H_(11) leads to moderate birefringence(0.144@550 nm)for 1.Computational analyses reveal that the birefringent superiority of 2 originates from the synergistic effect of the π-conjugated oxalate and pyrazine units in a parallel arrangement directed by hydrogen bonds.This work breaks the record of birefringence in oxalates.It also develops a powerful hydrogen bond-directed strategy to modulate the configuration of oxalate groups,enabling its use as a tunable anisotropic structural unit for constructing birefringent crystals. 展开更多
关键词 BIREFRINGENCE optical anisotropy oxalate crystals π-conjugated constituents hydrogen bond
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Li_(2)MoO_(4)晶体的坩埚下降法生长及其发光性能 被引量:1
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作者 刘文宇 钱露 +4 位作者 李芳建 潘尚可 孙志刚 陈红兵 潘建国 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第5期793-800,共8页
基于无中微子双β衰变低温辐射探测器的研究,本文研究了Li_(2)MoO_(4)晶体生长及发光性能。以市售Li_(2)MoO_(4)粉末为初始原料,采用水平区熔法提纯,随后通过坩埚下降法生长得到1英寸(1英寸=2.54 cm)Li_(2)MoO_(4)透明晶体。对晶体进行... 基于无中微子双β衰变低温辐射探测器的研究,本文研究了Li_(2)MoO_(4)晶体生长及发光性能。以市售Li_(2)MoO_(4)粉末为初始原料,采用水平区熔法提纯,随后通过坩埚下降法生长得到1英寸(1英寸=2.54 cm)Li_(2)MoO_(4)透明晶体。对晶体进行了物相分析与发光性能表征。X射线粉末衍射结果显示,晶体属于六方晶系,空间群为R3,晶胞参数为a=14.337?,b=14.337A,c=9.589?。电感耦合等离子体质谱表明提纯后生长的晶体Rb、Cs、Cu、Cr、Mn、Ni、Th和U杂质元素含量明显降低。差热分析表明Li_(2)MoO_(4)熔点为696℃。紫外-可见分光光度计显示,晶体透过率较高,最高可达86%,表明晶体光学质量高,杂质含量少。稳态与瞬态荧光光谱表明,在10~300 K,Li_(2)MoO_(4)晶体的变温荧光光谱与光致衰减时间随温度变化,荧光强度在10 K时达到最大,光致衰减时间则随温度降低而延长,10 K下的衰减时间为1 222.6μs。晶体的活化能Ea为6.15 meV。研究表明Li_(2)MoO_(4)晶体在低温下具有良好的发光性能,在无中微子双β衰变研究中,特别是低温辐射探测器方面,具有重要应用价值。 展开更多
关键词 无中微子双β衰变 Li_(2)MoO_(4)晶体 提纯 坩埚下降法 荧光光谱 衰减时间
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三维光子晶体的动态色彩响应机制及应用进展 被引量:1
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作者 田丰 李华腾 +1 位作者 赵国伟 汪长春 《化学学报》 北大核心 2025年第1期72-86,共15页
三维(3D)光子晶体(Photonic Crystals,PCs)因其独特的结构和动态色彩,在智能显示、传感、防伪、信息加密、软体机器人和柔性电子等领域展现出广阔的应用前景.这类材料能够在外界刺激(如温度、pH、湿度、机械力等)下改变自身材料的有序... 三维(3D)光子晶体(Photonic Crystals,PCs)因其独特的结构和动态色彩,在智能显示、传感、防伪、信息加密、软体机器人和柔性电子等领域展现出广阔的应用前景.这类材料能够在外界刺激(如温度、pH、湿度、机械力等)下改变自身材料的有序度、有效折光指数(neff)和晶面间距(d),从而产生可逆的动态响应,改变自身的色彩.这种颜色变化非常稳定且不会被光漂白,展现出传统染料和颜料无法比拟的优势.近年来,随着胶体粒子“自下而上”组装方法的迅速发展,极大推动了动态响应型三维光子晶体的研究和应用.本文综述了三维光子晶体在动态变色领域的基础和相关应用的最新进展,系统总结了三维光子晶体结构色材料的颜色动态调控机制,并展示了这类材料在特定领域中的典型应用.最后,本综述对动态三维光子晶体的发展前景进行了展望,旨在促进此类材料的进一步研究与应用. 展开更多
关键词 三维光子晶体 胶体粒子 结构色 动态响应 可视化
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掺镱混晶的光谱增益带宽调控与激光性能研究
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作者 林可 张雅馨 +10 位作者 吴闻杰 李琳 林长浪 曾黄军 聂海宇 李志强 张戈 李真 张沛雄 陈玮冬 陈振强 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第10期1849-1857,共9页
超短脉冲激光因在精密加工、生物医学等领域广泛的应用而备受关注,其发展高度依赖于具有宽带增益光谱的激光增益介质。相比激光玻璃,掺稀土离子的无序激光晶体兼具宽带增益光谱与优异的稳定性,是产生超短脉冲激光的理想增益介质。然而,... 超短脉冲激光因在精密加工、生物医学等领域广泛的应用而备受关注,其发展高度依赖于具有宽带增益光谱的激光增益介质。相比激光玻璃,掺稀土离子的无序激光晶体兼具宽带增益光谱与优异的稳定性,是产生超短脉冲激光的理想增益介质。然而,混晶组分、晶体结构及其对发射带宽及中心配体对称性间的构效关系仍缺乏系统认知。本文对多个掺镱混晶体系,包括Yb∶Y_(2)(Ca,Mg)^(3)(SiO_(4))_(3)、Yb∶Ca(Y,Gd)AlO_(4)(Yb∶CALYGO)及Yb∶(Gd,Y)AlO_(3)(Yb∶GYAP),开展了系统分析,揭示了混晶组分比例、结构无序度与Yb^(3+)增益带宽之间的内在规律。在此理论指导下,成功生长了Yb∶CALYGO和Yb∶GYAP单晶,并分别实现了25和23 fs的超短脉冲激光输出。本研究为超快无序激光晶体的理性设计与其在超快激光应用中的性能优化提供了关键理论支撑和有效实现途径。 展开更多
关键词 超短脉冲激光 第一性原理计算 结构发光关系 Yb^(3+)掺杂 无序激光晶体
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4英寸高质量GaN单晶衬底制备
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作者 齐占国 王守志 +11 位作者 李秋波 王忠新 邵慧慧 刘磊 王国栋 孙德福 于汇东 蒋铠泽 张爽 陈秀芳 徐现刚 张雷 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第4期717-720,共4页
本研究结合多孔衬底技术和应力调控策略,成功突破异质外延GaN单晶生长中的位错延伸与应力控制难题,制备出直径4英寸(1英寸=2.54 cm)的高质量GaN单晶。经切割、倒角、研磨及化学机械抛光等加工后,获得厚度500μm的无损伤、超光滑4英寸自... 本研究结合多孔衬底技术和应力调控策略,成功突破异质外延GaN单晶生长中的位错延伸与应力控制难题,制备出直径4英寸(1英寸=2.54 cm)的高质量GaN单晶。经切割、倒角、研磨及化学机械抛光等加工后,获得厚度500μm的无损伤、超光滑4英寸自支撑GaN单晶衬底。该衬底兼具优异的结晶质量与出色的力学稳定性,表面无裂纹,应力分布均匀;阴极荧光光谱(CL)表征位错密度为9.6×10^(5)cm^(-2),高分辨X射线衍射(HRXRD)(002)面摇摆曲线半峰全宽低至57.91″;原子力显微镜(AFM)测得表面粗糙度Ra<0.2 nm,呈现原子级平整表面。制备的衬底开盒即用,能够满足蓝绿激光器及电力电子器件的需求。 展开更多
关键词 GaN单晶衬底 4英寸 氢化物气相外延 晶体生长 晶体加工
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基于拓扑光子晶体的硅光电倍增管探测效率优化
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作者 郭超前 张国青 +9 位作者 #张昊童 吴云 王军 杨延飞 刘露 刘丽娜 李连碧 韩小祥 李泽斌 韩超 《物理学报》 北大核心 2025年第22期254-264,共11页
硅光电倍增管(SiPM)在微弱光探测领域已获得广泛应用.然而基于小尺寸G-APD单元的SiPM存在有效几何填充因子(GFF)受限问题,使其光子探测效率(PDE)相对较低.此外,受硅材料本征特性制约,其在近红外波段的PDE亦相对不足.针对上述问题,本文... 硅光电倍增管(SiPM)在微弱光探测领域已获得广泛应用.然而基于小尺寸G-APD单元的SiPM存在有效几何填充因子(GFF)受限问题,使其光子探测效率(PDE)相对较低.此外,受硅材料本征特性制约,其在近红外波段的PDE亦相对不足.针对上述问题,本文提出一种基于拓扑光子晶体(TPC)的分区域光场调控方案,旨在不改变SiPM内部结构的前提下提升其PDE.通过COMSOL电磁波频域仿真,揭示了死区拓扑边缘态引导、光敏区慢光效应及布拉格散射的多波段协同机制:在460-700 nm波段,死区蜂窝晶格通过Floquet周期性分析诱导拓扑边缘态,同时利用晶格周期性介电分布激发布拉格散射,减少光子在金属表面的反射损耗,将光子精准耦合至光敏区,其在621 nm处的有效GFF从46.4%提升至63.1%;在700-1100 nm波段,除布拉格散射减少反射损耗外,所设计的周期性硅柱结构可通过慢光效应有效延长光子横向传播路径,进而提升与光敏区耦合概率,其在900 nm处的吸收效率由41.19%显著提升至55.94%.仿真结果表明,该设计方案使SiPM在460-1100 nm波段PDE平均提升50%(峰值达81%),可以通过主流的刻蚀工艺(电子束光刻+反应离子刻蚀)实现.与传统微透镜及等离激元结构相比,TPC在宽光谱响应与工艺简化方面具有显著优势.本研究为SiPM的光子回收与PDE增强提供了拓扑光子学新路径. 展开更多
关键词 硅光电倍增管 光子探测效率 拓扑光子晶体 慢光效应
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Yb^(3+)掺杂Ca(Y,Gd)AlO_(4)混晶的生长、光谱和激光性能研究
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作者 吴闻杰 谭俊成 +4 位作者 张雅馨 李真 吕启涛 张沛雄 陈振强 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第10期1780-1786,共7页
结构无序晶体因局域环境多样性导致的非均匀光谱展宽特性受到广泛关注,有望在超快激光领域获得应用。本文采用提拉法生长了Yb^(3+)掺杂浓度为10%(原子数分数)的Yb∶CaY_(0.8)Gd_(0.2)AlO_(4)(CYGA)晶体,研究了Yb∶CYGA晶体的偏振光学性... 结构无序晶体因局域环境多样性导致的非均匀光谱展宽特性受到广泛关注,有望在超快激光领域获得应用。本文采用提拉法生长了Yb^(3+)掺杂浓度为10%(原子数分数)的Yb∶CaY_(0.8)Gd_(0.2)AlO_(4)(CYGA)晶体,研究了Yb∶CYGA晶体的偏振光学性能及激光特性,测试了室温下晶体样品的偏振吸收光谱,以及偏振发射光谱和荧光衰减曲线。由于CYGA混晶的强无序性,Yb∶CYGA晶体光谱得到了非均匀展宽,在π偏振方向上吸收光谱半峰全宽达到25.0 nm并且发射光谱半峰全宽达到92.2 nm,同时也在10%(原子数分数)的高掺杂浓度时荧光寿命长达1.04 ms。在短腔及V腔中均实现了~1.05μm的连续稳定激光输出。其中,短腔中最大激光输出功率为4.400 W,而在V腔中利用双折射滤光片(BF)实现了调谐范围为23 nm的可调谐激光输出。 展开更多
关键词 Yb∶CYGA 提拉法 混晶 结构无序晶体 光谱性能 激光晶体 光谱展宽
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Nd∶GdScO_(3)晶体多波长激光性能研究
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作者 林文芳 黄从晖 +5 位作者 房倩楠 张宇航 李善明 陶斯亮 赵呈春 杭寅 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第10期1740-1747,共8页
Nd∶GdScO_(3)晶体是一种新型激光材料,其非均匀展宽光谱特性有利于实现新波长跃迁。实验采用提拉法生长了钕掺杂浓度为0.66%(原子数分数)的Nd∶GdScO_(3)晶体,以未镀膜的b切晶体结合石英双折射片(QBP),在V型折叠腔结构中首次实现了1和1... Nd∶GdScO_(3)晶体是一种新型激光材料,其非均匀展宽光谱特性有利于实现新波长跃迁。实验采用提拉法生长了钕掺杂浓度为0.66%(原子数分数)的Nd∶GdScO_(3)晶体,以未镀膜的b切晶体结合石英双折射片(QBP),在V型折叠腔结构中首次实现了1和1.3µm波段的多波长激光输出。1µm波段,在1085.0、1071.4和1092.6 nm处分别实现了5.3、3.5和2.3 W连续激光输出,斜率效率分别为61.0%、45.0%和30.0%;1.3µm波段实现了双波长连续激光输出,输出功率1.25 W,斜率效率39.0%,波长分别为1353.6和1375.3 nm。在1375.3 nm处还获得了调谐范围为4.0 nm的可调谐激光。研究结果表明,Nd∶GdScO_(3)是一种具有非均匀展宽光谱的新型激光晶体,可以扩展钕离子的激光波长范围。 展开更多
关键词 Nd∶GdScO_(3) 激光晶体 非均匀展宽光谱 1µm激光 1.3µm激光 多波长激光
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