A voltage-controlled tunable two-color infrared photodetector using GaAs/AlAs/GaAlAs and GaAs/GaAlAs stacked multiquantum wells

A voltage-controlled tunable two-color infrared detector with photovoltaic (PV) and photoconductive (PC) dual-mode operation at 3-5 mu m and 8-14 mu m using GaAs/AlAs/AlGaAs double barrier quantum wells (DBQWs) and bound-to-continuum GaAs/AlGaAs quantum wells is demonstrated. The photoresponse peak of the photovoltaic GaAs/AlAs/GaAlAs DBQWs is at 5.3 mu m, and that of the photoconductive GaAs/GaAlAs quantum wells is at 9.0 mu m. When the two-color detector is under a zero bias, the spectral response at 5.3 mu m is close to saturate and the peak detectivity at 80 K can reach 1.0X10(11) cmHz(1/2)/W, while the spectral photoresponsivity at 9.0 mu m is absolutely zero completely. When the external voltage of the two-color detector is changed to 2.0 V, the spectral photoresponsivity at 5.3 mu m becomes zero while the spectral photoresponsivity at 9.0 mu m increases comparable to that at 5.3 mu m under zero bias, and the peak detectivity (9.0 mu m) at 80 K can reach 1.5X10(10) cmHz(1/2)/W. Strictly speaking, this is a real bias-controlled tunable two-color infrared photodetector. We have proposed a model based on the PV and PC dual-mode operation of stacked two-color QWIPs and the effects of tunneling resonance with narrow energy width of photoexcited electrons in DBQWs, which can explain qualitatively the voltage-controlled tunable behavior of the photoresponse of the two-color infrared photodetector. (C) 1996 American Institute of Physics.

AlGaN／GaN异质结紫外探测器

采用p-AlGa1-xN／i-GaN／n-GaN异质结构成功制备了含铝组分分别为0．1和0．07的正照射可见盲紫外探测器，并分别测试了它们的伏安特性曲线和光电响应光谱。对于Al组分为0．1的器件，在零偏压处出现了板低的暗电流密度，表明器件具有非常高的信噪比。高分辨率X射线衍射仪对材料的测试结果表明，高铝组分（0．1）窗口层薄膜材料的晶体质量较差，导致暗电流增大，而其窗口层的窗口选择作用则可以得到较高的响应率和较宽的响应波段。

键合界面对面发射激光器的光、热性质影响

分析了采用双面键合长波长面发射激光器时，键合界面光吸收系数和电、热导率的变化对器件的光、热性质的影响。对于1入光学腔的面发射激光器，键合界面吸收系数对器件光学性能影响较大，而对于1．5入光学腔的面发射激光器，其光学性能基本不受键合界面吸收系数的影响。由有限元方法对面发射激光器的温度分布计算结果可知，当键合界面电、热导率小于GaAs电、热导率的1％时，激光器有源层的温度会有较大的上升。

利用光子晶体提高InP基LED出光效率

应用FDTD方法计算了二维无限大光子晶体的能带结构，并制备出了InP基二维平板结构的光子晶体器件．在制备过程中尝试了仅用PMMA做掩模以及PMMA和SiO2做掩模两种方法，结果表明，不使用SiO2做掩模的情况下，由于PMMA胶选择性较差，在刻蚀过程中难以保证图形的准确转移．而增加SiO2掩模后，获得了图形质量良好的光子晶体结构，成功实现了利用光子晶体结构增强LED的出光效率，与未制作光子晶体结构的LED相比，光子晶体结构LED的出光效率可在原来基础上提高1倍以上．并且随着晶格常数的增加，出光效率进一步提高。

波矢方向对二维光子晶体能带及应用的影响

利用平面波法分析了由介电常数为13和1的两种介质分别构成圆形柱和背景组成的三角晶格、蜂巢状晶格和正方晶格，波矢偏离周期性平面对它们能带分布及应用的影响。波矢偏离周期性平面分量增加，对色散曲线的影响表现在

有缺陷和无缺陷量子点内应变分布的比较与分析

阐述了量子点内能级结构与应变的关系，用ANSYS7．1计算了有缺陷和无缺陷两种情况下

一种分析三维楔脊形光波导与光纤耦合的方法

和直波导的不同在于,三维楔脊形波导中的光场都是不稳定的.分别对波导-光纤耦合、光纤-波导耦合两种情况,将三维楔脊形波导等效为多段短的直波导,利用束传播法同时对三维楔脊形波导内不稳定的入射、反射场,及它们在传播方向上的偏导进行处理,再用自由空间辐射模法计算透射率和反射率.以SOI楔脊形波导和光纤的耦合为例,验证了该方法的可行性.

中国半导体材料科学的开拓者-林兰英

1.求学生涯

铁磁／半导体异质结材料MnSb／Si的物理气相沉积生长

采用一种新的生长铁磁／半导体异质结材料的方法——物理气相沉积方法生长了一种铁磁／半导体异质结材料MnSb／Si．对所获得的样品进行特征X射线能谱分析表明Mn和Sb在Si衬底上的沉积速率相近，它们的原子百分数之比接近1

平顶陡边响应的谐振腔增强型（RCE）光电探测器的分析

报道了一种具有平顶陡边响应的谐振腔增强型（RCE）光电探测器。使用数值模拟的方法对这种新型谐振腔增强型（RCE）光电探测器与传统的RCE光电探测器的响应曲线和串扰特性进行了分析和对比，分析了在半导体材料生长时厚度偏差对平顶陡边响应的RCE光电探测器响应曲线的影响，还分析了入射光的入射角和偏振态对平顶陡边响应的RCE光电探测器响应曲线的影响。

多壁碳纳米管的拉曼散射

报导了用直流碳弧放电方法制备的多层碳纳米管的喇曼光谱。其红移范围分布在2 cm~(-1)～13 cm~(-1)范围内。

ZnSe的MOVPE生长相图以DMZn和H2Se为源

基于热力学平衡计算,首次给出以DMZn和H_2Se为源,MOVPE生长ZnSe的相图.文中讨论了ZnSe单一凝聚相区的范围,以及可能出ZnSe(s)+Zn(s)或ZnSe(s)+Se(1)两种双凝聚相区的条件.

老秃顶子自然保护区北坡森林土壤动物多样性研究

土壤动物区系是分解者食物网的重要组成部分，在分解作用、养分循环和土壤肥力保持中起重要的作用。论文以辽宁老秃顶子北坡森林生态系统为研究对象，综合运用野外调查、室内分析和多元统计方法，对土壤动物组成和多样性随海拔梯度变化（海拔>700m）、典型天然次生林土壤动物组成与多样性（海拔<700m）、典型人工林土壤动物群落组成和多样性等问题进行定量分析研究，旨在揭示土壤动物生态分布规律，为生态系统生物多样性保护和恢复提供数据支持。 研究结果表明：（1）采集的主要土壤动物隶属于7门、11纲、18个目，其中蜱螨4亚目、41科，中气门亚目26个属；土壤动物类群数量与密度的对数值呈极显著线性正相关关系。（2）无论是天然林，还是人工林，不同林型间大型土壤动物密度和组成有显著差异，除天然赤松林外，其他样地蜱螨密度、多样性指数差异多不显著；（3）各海拔群落间土壤动物密度随海拔梯度的升高呈现先下降后升高、之后又下降的趋势；（4）不同海拔高度，相邻群落螨类共有度高，低海拔相邻群落共有度大于高海拔相邻群落螨类共有度（5）天然林大型土壤动物优势类群多为腹足纲、后孔寡毛目（蚯蚓）和膜翅目；人工林大型土壤动物优势类群为膜翅目；无论天然林群落还是人工林群落，奥甲螨科均为螨类优势类群。（6）土壤动物群落沿海拔的垂直分布可划分为：海拔<1100m的低海拔土壤类群带和海拔>1100m的高海拔土壤动物类群；（7）典型天然次生林（海拔<700m）土壤动物群落可划分为阔叶林土壤动物群落、天然油松林土壤动物群落、天然赤松林土壤动物群落。（8）植被类型、乔木多样性和坡向是影响土壤动物组成和分布的重要因素。

岷江上游地区景观格局优化

岷江上游是我国十分典型的山地生态脆弱区。该地区的生态环境意义十分重大，既是长江上游生态屏障的重要组成部分，更是成都平原的重要生态屏障和水源生命线，其生态环境状况直接影响成都平原水资源的质量和数量，以至影响到整个岷江流域甚至整个长江上游的生态环境与社会经济发展。对岷江上游的生态服务和景观格局的变化进行分析和优化得到如下主要结论： 1岷江上游地区近几十年来土地利用发生了很大的变化，农田面积显著增加，森林面积减少，草地有所增加；研究区总体生态服务价值减少了771.11亿元。对岷江上游各时期的生态服务功能经济价值的计算和比较，研究表明应对土地利用结构进行相应的、有区别的调整，实施退耕还林还草，以优化岷江上游地区的生态服务功能，还应该实施计划生育政策；应增加蔬菜瓜果的种植面积，增加当地的经济收入。 2岷江上游地区在1986年水源涵养量最高，1995年水源涵养量下降，造成这一现象的主要原因是20世纪90年代岷江上游森林景观受到人为的严重破坏，1998年实施“天然林保护工程”与“退耕还林还草”的政策，加强了人工造林，改善了森林生态系统，使森林生态系统水源涵养量有所恢复，使得2000年水源涵养量及经济价值与1995年基本持平。 3分布在岷江上游的大中型兽类中，有5种野生动物在此地绝迹。造成这一现象的主要原因是人口的增加、经济的发展使人类对生态环境的压力加大，减少了野生动物的适宜生境。降低了生物多样性，适宜斑块进一步破碎化，核心区面积减少且距离进一步加大。因此，为改善现状，在岷江上游地区应大力推动科技发展，减少人类活动对生态环境的破坏，发展经济与生态保护并重。 4结合灰色线形规划和CLUE-S模型对岷江上游地区的景观格局进行合理规划，结果表明：岷江上游景观格局优化配置应将灌木林地、草地和耕地恢复到林地，综合治理干旱河谷，保持区域经济可持续发展。优化结果有林地面积增加15.38%；灌木林地面积减少最多，减少22.84%；农田减少28.84%和草地减少5.65%；城镇等居民用地有所增加。

全球变化背景下科尔沁沙地生态系统C、N循环过程

工业革命以来，由于人口的快速增加和人类活动的强烈干扰（主要包括煤炭、石油等石化燃料的燃烧、化肥生产和使用）导致土地利用/覆被变化、大气CO2浓度升高、N沉降等一系列全球环境变化问题。有关陆地生态系统生物地球化学循环，尤其是陆地生态系统C、N循环及其耦合过程方面的研究成为全球变化科学研究领域的重要内容。 干旱/半干旱地区占地球陆地总面积的1/3。与湿润地区相比较，干旱/半干旱地区生态系统稳定性比较差，往往属于生态脆弱区。因此，全球变化对干旱/半干旱地区生态系统影响更加敏感。科尔沁沙地位于我国北方干旱/半干旱地区，是我国典型的农牧交错区和生态脆弱区。科尔沁沙地是世界上人口密度最高的干旱/半干旱地区之一，人类活动对其影响剧烈。然而，有关科尔沁沙地生态系统C、N元素生物地球化学循环过程对土地利用/覆被变化、N沉降等全球变化响应及其反馈机制的研究非常缺乏。因此，本文以科尔沁沙地退化沙质草地、农田、不同年龄樟子松和杨树人工林等生态系统为对象，开展了造林、模拟N沉降和凋落物管理对生态系统C、N元素循环过程影响的研究。 在科尔沁沙地东南缘，以退化沙质草地、樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）人工林（15、24和30年生）、杨树（Poplus xiaozhuanica）人工林（7、11和15年生）为对象，研究草地转变为林地对生态系统C、N储量影响；以退化草地、榆树疏林草地和32年生樟子松人工林为对象，比较草地造林对土壤C、N循环过程及其土壤微生物性状的影响；以农田和5、10、15年生杨树人工林为对象，研究退耕还林对生态系统C、N储量和循环过程影响；以35年生樟子松人工林为对象，模拟研究N沉降和凋落物管理对生态系统C、N循环过程影响。通过上述研究，得到以下主要结果： （1）草地生态系统总C储量为34.38 Mg ha-1，15、24和30年生樟子松人工林生态系统总C储量分别为43.56、60.45和66.59 Mg ha-1，7、11和15年生杨树人工林生态系统总C储量分别为34.54、48.26和78.77 Mg ha-1；与农田相比，退耕5年的杨树人工林生态系统总C库储量下降13%，而10年和15年杨树人工林分别增加了176%和5倍；随着人工林年龄的增加，地上植被生物量C库储量占生态系统总C库储量的比例逐渐增加，并主要分配在树干。草地生态系统总N库储量为2.54 Mg ha-1，15、24和30年生樟子松人工林生态系统总N库储量分别为1.96、2.10和2.19 Mg ha-1，7、11和15年生杨树人工林生态系统总N库储量分别为2.27、1.84和2.60 Mg ha-1；与农田相比，退耕5年的杨树人工林生态系统总N库储量下降32%，而10年和15年杨树人工林分别增加了47%和76%；农田和草地造林后生态系统N储量依然主要分配在土壤中。 （2）草地和农田造林后土壤C、N库储量的变化受多因子的影响，例如林龄、树种种类以及立地条件等。农田和草地造林初期，土壤C、N库储量表现出下降趋势，随着林龄的增加，土壤C、N储量逐渐恢复。草地营造樟子松人工林30年后，0–60 cm深度土壤C、N储量依然显著低于草地；与草地相比，15年生杨树人工林土壤C、N储量差异不显著。在立地条件较好的情况下，10年杨树人工林土壤C、N储量已显著高于农田；然而，在立地条件相对较差的情况下，15年杨树人工林土壤C、N储量仍然与农田相比差异不显著。 （3）土地利用变化能够强烈地改变土壤C、N循环过程。与草地或疏林草地相比，32年生樟子松人工林土壤C、N、P含量显著降低；土壤C、N矿化过程发生显著变化，并且受季节变化的影响；在不同季节，土壤微生物量碳含量、代谢熵（qCO2）、微生物熵（MBC/TOC）以及土壤酶活性等在不同土地利用条件下表现出规律不一致。同样，农田退耕杨树人工林能够显著影响土壤C、N矿化过程，土壤无机氮（铵态氮+硝态氮）含量，土壤微生物量碳含量以及土壤微生物活性。草地造林在一定程度上导致土壤质量下降。而农田造林有利于土壤质量改善，尤其在在立地条件较好情况下。 （4）N添加增加对沙地樟子松人工林地上和地下C、N元素含量影响不大；N添加1年后，仅林下植被C、N含量显著增加，高氮处理（N15）凋落物N含量显著增加。N添加抑制了沙地樟子松人工林凋落物的早期分解和N、P元素释放。5、6、8和9月份土壤无机N含量均随着N输入增加表现出一定程度的增加，然而，7月份N添加导致土壤无机N含量降低。N添加对土壤潜在N矿化速率影响不显著。7和8月份N添加影响土壤C矿化速率，而其它月份影响不显著。低氮处理（N5）有利于增加土壤微生物量碳含量，而高氮处理（N15）在一定程度上降低土壤微生物量碳含量。 （5）凋落物输入变化（凋落物添加和凋落物移出）在一定程度上改变了35年生沙地樟子松人工林生态系统C、N循环过程。凋落物移出（C0）增加了林下植被C含量，降低了树木叶片N含量。凋落物移出抑制了凋落物分解和P元素的释放，而增加了C元素的早期释放速率，对N元素释放过程影响不显著。凋落物输入变化对不同月份土壤无机N含量和土壤N矿化过程影响均不显著。仅在6月份凋落物移出显著抑制了土壤C矿化速率，其它月份差异均不显著。凋落物管理对土壤微生物量碳含量影响不显著。 以上研究结果表明，土地利用变化、N沉降和凋落物输入改变等能够影响半干旱地区沙地生态系统C、N储量和循环过程。尤其是土地利用变化强烈改变沙地生态系统C、N储量、分配格局和循环过程，并且受到多因子的影响。科尔沁沙地樟子松人工林生态系统C、N元素生物地球化学循环存在密切的耦合关系。今后有必要进一步结合3S技术、同位素技术、模型模拟以及分子生物学技术等，从微观-宏观不同尺度上，研究半干旱地区沙地生态系统C、N循环过程对全球变化的响应及其反馈机制。