正面进光InGaAs/InP SAGM APD器件的研究

Submitted by zhangdi (zhangdi@red.semi.ac.cn) on 2009-04-13T11:45:31Z

长波长InGaAs.APD光接收组件

于G批量导入至Hzhangdi

CsI(T1)晶体探测器APD读出的温度效应

对中国科学院近代物理研究所自行生长的铊激活碘化铯闪烁晶体CsI(T1)光输出及Hamamtsu公司生产的S8664-1010型雪崩光二极管(APD)增益对温度的依赖关系做了系统研究.结果表明,CsI(T1)晶体光产额在室温范围内随着温度的增加而增加,在-2℃—8℃温度范围内的平均温度系数为0.67%/℃,在8℃—25℃温度范围内的平均温度系数为0.33%/℃.而对所使用的APD,其增益在室温范围内的温度系数为-3.68%/℃(工作电压400V).APD结合CsI(T1)晶体在室温下对~(137)Cs的662keYγ射线的能量分辨可达5.1%.

Temperature effects of CsI(Tl) crystal detector with APD readout

The temperature dependences of the light output of CsI(Tl) crystal grown at IMP and of the gain of the Hamamatsu S8664-1010 avalanche photodiode (APD) have been investigated systematically. The light output of the CsI(Tl) crystal increases with temperature by 0.67%/degrees C in the region from -2 degrees C to 8 degrees C, and by 0.33%/degrees C in the region from 8 degrees C to 25 degrees C, while the gain of the tested APD decreases by -3.68%/degrees C (working voltage 400V) on average in the room temperature range. The best energy resolution 5.1% of the CsI(Tl) with APD was obtained for the 662keV gamma ray from Cs-137 radiation source.

葡萄属植物系统学研究

葡萄属（Vitis.L.）植物隶属于葡萄科(Vitaceae)，主要分布于北温带，最南可以分布到南美洲的委内瑞拉和亚洲的越南以及印度北部。本文通过对该属分类研究历史的回顾，认为该属存在的问题主要表现在如下几个方面： 1）葡萄属自1753 年由Carl Linne创立以来，虽经planchon于1887年做了修订，但属的范围仍需进一步界定;2）在Planchon之后的100多年中未见有一全面的分类学修订工作，出现在该属的800多个名称需要考证;3）对一些广布种的变异认识不足，导致了大量可疑种。针对这些问题本文进行了如下几个方面的工作： l、形态学：通过大量的野外工作和标本观察，对该属植物的主要性状做了分析，讨论了这些性状状态在葡萄属中的变异规律及演化趋势，将灌木状习性、退化的卷须以及不裂的叶片视为进化的性状。 2、细胞学：利用前人对葡萄属(Vitis.L.)染色体数目的统计及一些杂交实验分析的结果，结合形态学等方面的特征分析，认为在葡萄科，染色体基数X=10为原始的，而x=19则为衍生的。葡萄属的染色体基数xl9(2n=38)，多倍体较少见;麝香葡萄属[Muscadinia (Planch.) Sma11]的染色体基数为x=10 (2n=20)．与蛇葡萄属、酸蔹藤属和爬山虎属的一致。葡萄属和麝香葡萄属间的杂种是不育的。 3、孢粉学：对葡萄属32种5变种及麝香葡萄属[Muscadinia (Planch.) Sma11]1种的花粉外壁做扫描电镜观察，结果发现花粉外壁雕纹在这两属间和葡萄属内变异较小，对区分属以及属下种上类群意义不大，但对种的鉴别有重要的价值。 4、植物化学：前人对植物化学的工作表明，植物的一些次生代谢产物如类黄酮化合物在葡萄科各类群中的分布规律较好地反映了各类群间的关系。这些结果较好地支持了Planchon对葡萄属范围的界定。 5、山葡萄复合体(V.amurensis complex)包括山葡萄(V.amurensis Rupr.)、燕山葡萄(V.amuresis Rupr. var. dissecta Skvorts.=var.yanshanensisD．Z．Lu et H．P．Liang)、百花山葡萄(V.baihuashanensis M．S．Kang et D．Z．Lu)、复叶葡萄(V.piasezkii Maxim.)、少毛复叶葡萄[V. piasezkii Maxux1．var. pagnuccii (Planch.) Rehd.]共3个种和2个变种，广泛分布于中国北方，形态变异较大。本文对该复合体做了形态分析，并用RAPD (Random Amplified Polymorphic DNAs)分子标记方法分析了这几个类群的关系。综合这些结果，归并了燕山葡萄和百花山葡萄。 在上述工作的基础上，我们得出了如下的结论： l、葡萄属在葡萄科中是一个进化的类群。整理后的葡萄属包括8系62种、l亚种和15变种，其中有2个新系、1个新组合系、2个新变种、1个新组合种和l3个新异名。 2、本文赞同SmaU在1903年作出的分类学处理，把麝香葡萄作为一个独立的属，比葡萄属原始但与葡萄属有着最近的亲缘关系。 3、依据形态特征和APD分析结果把山葡萄复合体的3个种2变种归并为2种l变种，即山葡萄、复叶葡萄和少毛复叶葡萄，认为分子标记技术在分析属内近缘种闻关系上很有价值。 4、葡萄属具有东亚和北美2个现代分布中心，该属可能起源于北美的东部，在晚白垩纪经白令陆桥散布至欧亚大陆。

古田山亚热带常绿阔叶林密度制约普遍性研究

密度制约是否为自然森林维持物种共存的普遍性机制，生态学家对此一直就有争议。目前密度制约的普遍性研究主要集中于热带森林，而针对亚热带森林的研究还比较少见。本文以浙江古田山24 公顷亚热带常绿阔叶林固定监测样地第一次调查数据为基础，主要采用点格局分析的双变量函数g(r)，研究了密度制约是否作用于样地内大部分木本植物，目的在于探讨密度制约在亚热带常绿阔叶林内物种多样性维持中的作用。 检验密度制约效应的常用方法是: 假定在种内竞争、种内个体之间的病虫害传播等条件下，种群的聚集程度是否随年龄的增加而下降。但是生境的异质性也可能导致种群聚集程度的下降。所以在密度制约的普遍性检验之前，首先分析了生境异质性是否影响树木的分布，然后分析种群分布格局，探讨除了生境异质性以外其它影响种群分布的驱动因子，同时为分析密度制约的发生做解释。结果发现生境异质性影响古田山树木的分布。用完全随机零模型不排除异质性，被检验的64个物种几乎在0-30m所有的尺度上都表现聚集。用异质性泊松分布零模型排除异质性，59个被检验物种中58个表现聚集。排不排除异质性，同种聚集都在整个样地中占主要地位，而且随着远离目标个体同种个体的密度逐渐下降，植株主要聚集在同种邻体的周围。结合下面的关联性分析，更新植株主要集中在成年个体周围，说明除了生境异质性效应促进树木聚集分布以外，以繁殖体为中心的局部扩散是大部分物种同种聚集的主要原因。 环境异质性影响树木分布，干扰密度制约的检验。然而，排除生境异质性的影响，也不能肯定密度制约是否是群落物种多样性普遍性的维持机制。用随机标签零模型案例-对照设计，小径级生长阶段的树木格局作为案例，成年树作为对照代表生境异质性的作用，通过小径级树木格局与成年树格局相比，排除生境异质性的干扰，64个被检验物种中50种(78.1%)表现了密度制约稀疏效应。结果表明密度制约稀疏机制调节了样地大部分物种，是古田山亚热带森林群落物种多样性维持的重要机制。同时，密度制约稀疏效应主要发生在局部尺度上，与同种短距离聚集结果一致。另外，密度制约稀疏效应更易于影响丰富种(24公顷样地内个体数>1000)的种群结构。 Janzen-Connell假说的距离制约模型认为繁殖体制约后代更新成功，导致成年树个体间距增大，并得到众多的野外观察证明。然而，在大尺度的森林样地研究中，没有发现这个效应广泛存在。本研究采用独立性零模型分析了不同生活史阶段在空间上的关联性，特别是成年树和幼树、小树的关联性，反过来推演是否成年树对后代的距离制约驱动了种群分布的空间动态。综合分析古田山64个物种的不同径级阶段的空间关联性，同时参照Condit 等(1992，1994)的研究结果：成年树对后代的距离制约效应在小于5m的尺度上发生强烈。有20个物种（31.3%）的更新体聚集密度最高点在离成年树≥5m的距离上，加上21个物种的更新体与成年树的关联性成相互排斥和随机分布，64个被检验的物种中有41(64.1%)个物种表现了Janzen-Connell 假说的繁殖体对后代的距离制约效应。同时，54(84.4%)个物种的小树成为新的成年树，出现在成年体周围小于5m的距离内的比例最高。结果表明这个效应提高成年树的间距是有限的，然而，它仍然调节了样地内大部分物种的分布格局，促进了物种共存。 同种密度制约调节建成树木（胸径≥1cm）的空间结构得到很好的研究。然而最近的研究表明：病菌不仅在同种个体之间传播，同时也在近缘物种之间传播。因此，只包括同种个体的密度制约模型可能大大低估了密度制约效应的作用。本研究分析了古田山24 公顷内159 个物种。运用平均谱系多样性指数(APd) 和最近分类谱系多样性指数(NTPd)检验随着目标个体径级的增加系统发育结构变化的趋势。研究发现，在15、20、30m 的尺度上，APd 指数都随着生长阶段的增加而显著提高，在10、15、20、30m 的尺度上，NTPd 随着生长阶段的增加而显著提高；在5m 的尺度上，谱系多样性与生长阶段不存在显著关联性，这些结果表明谱系多样性制约与取样尺度相关。在DBH >30 cm 生长阶段， APd 下降，NTPd 上升，说明谱系多样性制约加大老树之间的谱系距离，但是由于类似的生境偏好，又倾向于聚集在类似的生境。 本研究的结果表明同种和近缘种的密度制约是亚热带常绿阔叶林生物多样性群落水平上重要的维持机制，为Janzen-Connell 假说提供了支持；同时，生境异质性和局部扩散能在维持森林物种多样性中发挥重要作用。

微电子与光电子集成技术

微电子技术与光电子技术紧密结合，相互渗透，必将推进信息技术及相关的高新技术进入新的发展阶段。本书共分为9章，从技术基础和实际应用的角度出发，着重对微电子与光电子集成技术相关的工艺基础、基本原理和关键集成技术进行了详细阐述，主要内容包括光发射器件、光电探测器、光波导器件、光电子专用集成电路、硅基光电子集成回路、甚短距离光传输技术以及微电子与光电子混合集成技术等。 微电子与光电子集成技术的实用化进程，必将为21世纪科学技术的发展作出重大贡献。然而，微电子与光电子集成技术是信息技术发展的一个崭新方向，虽然各项关键技术的发展取得了一定的进步，但还存在诸多难题需要进一步解决和完善。 本书主要为从事集成光电子和光通信等相关技术研究的科研人员提供参考。

InGaAs/InAlAs雪崩光电二极管仿真设计

设计了一种InGaAs/InAlAs雪崩光电二极管(APD),并利用MEDICI软件进行了模拟仿真。器件采用背入射探测方式。雪崩增益区采用埋层设计,省略了保护环等结构;并使用双层掺杂,有效降低了增益区电场的梯度变化。由于结构简单,因此仅需要利用分子束外延(MBE)生长精确控制每层结构即可。由于InAlAs材料的空穴与电子的离化率有较大的差异,因此器件具有较低的噪声因子。

A Planar InGaAs/InP Geiger Mode Avalanche Photodiode with Cascade Edge Breakdown Suppression

A Geiger mode planar InGaAs/InP avalanche photodiode （APD） with a cascade peripheral junction structure to suppress edge breakdowns is designed by finite-element analysis. The photodiode breakdown voltage is reduced to 54.3V by controlling the central junction depth, while the electric field distribution along the device central axis is controlled by adjusting doping level and thickness of the lnP field control layer. Using a cascade junction structure at the periphery of the active area, premature edge breakdowns are effectively suppressed. The simulations show that the quadra-cascade structure is a good trade-off between suppression performance and fabrication complexity, with a reduced peak electric field of 5.2 × 10~5 kV/cm and a maximum hole ionization integral of 1. 201. Work presented in this paper provides an effective way to design high performance photon counting InGaAs/InP avalanche photodiodes.

InGaAs／InPAPD探测器光电特性检测

建立了雪崩二极管的静态光电特性的自动测试系统．利用该系统对光．敏面的直径为500岬的台面型InGaAs/InP雪崩光电二极管（APDs）进行测试．测试结果表明，该APD器件在90％击穿电压下的暗电流为151nA，在直径500μm的光敏面上其光响应均匀性良好．提出一种测量雪崩二极管倍增因子的方法，只需利用普通的测量电流一电压的测试仪器，就可以获得开始倍增时的光电流，从而得到APD的倍增因子．通过该方法得到的InGaAs／InPAPD器件最大倍增因子的典型值在10-100量级．

平面型InGaAs／InPAPD边缘提前击穿行为的抑制

平面型雪崩光电二极管（APD）在结弯曲处具有高的电场，导致在结边缘的提前击穿。运用FEMLAB软件对不同工艺流程制备的三种不同结构平面型InP／InGaAsAPD的电场分布进行了二维有限元模拟，在表面电荷密度为5×10^11cm^-2时分析了吸收层厚度、保护环掺杂浓度、保护环和中央结纵向及横向间距等因素对边缘提前击穿特性的抑制程度。比较了这三种结构的InP／InGaAsAPD在边缘提前击穿的抑制特性的优劣。通过理论研究对平面InP／InGaAsAPD进行了优化。

激光雷达中雪崩光电二极管的智能应用

以激光雷达为应用目标,提出单片机反馈控制方案,智能化地调整雪崩光电二极管(APD)的工作状态,主要是在实时监测噪声和环境温度的条件下,自动设置APD的反向工作电压得到最大信噪比,自动调整滤出噪声的最低门限电压以利于有效信号的探测,从而保证系统安全可靠地工作。

Intelligent control of avalanched photodiode to get optimal state

To improve the sensitivity of our laser radar system, we provided a set of control method for APDs (Avalanched Photodiodes) based on single-chip computer together with the circuits dealing with noise and temperature. It adjusts the voltages intelligently and maintains the APD's optimal working status.

Property measurement of the CsI(Tl) crystal prepared at IMP

Large-sized CsI (Tl) single crystals, similar to phi 100 mm x 350 mm, have been grown successfully, and this CsI(Tl) coupled with PD has been successfully utilized at RIBLL (the Radioactive Ion Beam Line in Lanzhou) to measure the energy of heavy ions as a stopping detector. The performances of CsI(Tl) detector coupled with PD and APD have been tested and compared, including the temperature dependence of scintillating light yield