Delay of the excited state lasing of 1310 nm InAs/GaAs quantum dot lasers by facet coating

In this letter, we present a facet coating design to delay the excited state (ES) lasing for 1310 nm InAs/GaAs quantum dot lasers. The key point of our design is to ensure that the mirror loss of ES is larger than that of the ground state by decreasing the reflectivity of the ES. In the facet coating design, the central wavelength is at 1480 nm, and the high- and low-index materials are Ta2O5 and SiO2, respectively. Compared with the traditional Si/SiO2 facet coating with a central wavelength of 1310 nm, we have found that with the optimal design the turning temperature of the ES lasing has been delayed from 90 to 100 degrees C for the laser diodes with cavity length of 1.2 mm. Furthermore, the characteristic temperature (T-0) of the laser diodes is also improved.

Characterization of recombination centres in n-type Hg1-xCdxTe

The defect levels in Hg1-xCdxTe P+N junction photodiodes (x = 0.4) were first studied using deep-level transient spectroscopy. Two electron traps, E(1)(0.06) and E(2)(0.15), and two hole traps, H-1(0.075) and H-2(0.29), were obtained, Characteristic parameters-the minority lifetime of the devices and the dynamic resistance-area product at zero bias-are estimated according to these levels. Results show that these two minority levels may be important in controlling lifetime. We have studied the recombination mechanism of the hole trap H-2(0.29) further. It has a large activation energy and satisfies the formula sigma(T) = sigma(x) exp(-E(F)/E(T)). This reflects the fact that its recombination mechanism is multiphonon nonradiative recombination, which is rarely reported in narrow-bandgap materials.

Si-based optoelectronic devices and their attractive applications

The semiconductor photonics and optoelectronics which have a great significance in the development of advanced high technology of information systems will be discussed in this paper. The emphasis will be put on the recent research carried out in our laboratory in enhanced luminescence from low dimensional materials such as SiGe/Si and Er-doped Si-rich SiO2/Si and Er-doped SixNy/Si. A ring shape waveguide structure, used to promote the effective absorption coefficient in PIN photodetector for 1.3 mu m wavelength and a resonant cavity enhanced structure, used to improve the quantum efficiency and response in heterostructure photo-transistor (HPT), are also proposed in this paper.

Epitaxy-Assisted Creation of PCBM Nanocrystals and Its Application in Constructing Optimized Morphology for Bulk-Heterojunction Polymer Solar Cells

PCBM (a C-60 derivative) is so far the most successful electron acceptor for bulk-heterojunction polymer photovoltaic (PV) cells. Here we present a novel method epitaxy-assisted creation of PCBM nanocrystals and their homogeneous distribution in the matrix using freshly cleaved mica sheet as the substrate. The highly matched epitaxy relationship between the unit cell of PCBM crystal and crystallographic (001) surface of mica induces abundant PCBM nuclei, which subsequently develop into nanoscale crystals with homogeneous dispersion in the composite film.

Poly(oligothiophene-alt-benzothiadiazole)s: Tuning the Structures of Oligothlophene Units toward High-Mobility "Black" Conjugated Polymers

A series of donor-acceptor low-bandgap conjugated polymers, i.e., PTnBT (n = 2-6), composed of alternating oligothiophene (OTh) and 2,1,3-benzothiadiazole (BT) units were synthesized by Stille cross-coupling polymerization. The number of thiophene rings in OTh units, that is n, was tuned from 2 to 6. All these polymers display two absorption bands in both solutions and films with absorption maxima depending on n. From solution to film, absorption spectra of the polymers exhibit a noticeable red shift. Both high- and low-energy absorption bands or P'F5BT and PT6BT films locate in the visible region, which are at 468 and 662 nm for PT5BT and 494 and 657 nm for PT6BT.

Rational Design, Synthesis, and Optical Properties of Film-Forming, Near-Infrared Absorbing, and Fluorescent Chiromophores with Multidonors and Large Heterocyclic Acceptors

A new series of film-forming, low-bandgap chromophores (1a,b and 2a,b) were rationally designed with aid of a computational study., and then synthesized and characterized. To realize absorption and emission above the 1000 nm wavelength, the molecular design focuses on lowering the LUMO level by fusing common heterocyclic units into a large conjugated core that acts an electron acceptor and increasing the charge transfer by attaching the multiple electron-donating groups at the appropriate positions of the acceptor core. The chromophores have bandgap levels of 1.27-0.71 eV, and accordingly absorb at 746-1003 nm and emit at 1035-1290 nm in solution. By design, the relatively high molecular weight (up to 2400 g mol(-1)) and non-coplanar structure allow these near-infrared (NIR) chromophores to be readily spin-coated as uniform thin films and doped with other organic semiconductors for potential device applications. Doping with [6,6]-phenyl-C-61 butyric acid methyl ester leads to a red shift in the absorption on]), for la and 2a. An interesting NIR electrochromism was found for 2a, with absorption being turned on at 1034 nm when electrochemically switched (at 1000 mV) from its neutral state to a radical cation state. Furthermore, a large Stokes shift (256-318 nm) is also unique for this multidonor-acceptor type of chromophore.

A Tunable Split Resonator Method for Non-destructive Permittivity Characterization

The split cylinder resonator method is improved for nondestructive and accurate measurement for low permittivity materials at multiple frequency points. The dielectric constants of flat substrate materials are calculated based on a rigorous mode match analysis of the TE/sub 011/ mode. The loss tangent is also approximately calculated. The dielectric properties of two commercial substrates have been measured at multiple frequencies. The results demonstrate that this technology is capable of accurately characterizing the dielectric properties of flat substrate materials versus frequency in a nondestructive way.

Security scanning at 94GHz - art. no. 62110C

It is well known that millimetre waves can pass through clothing. In short range applications such as in the scanning of people for security purposes, operating at W band can be an advantage. The size of the equipment is decreased when compared to operation at Ka band and the equipments have similar performance.

In this paper a W band mechanically scanned imager designed for imaging weapons and contraband hidden under clothing is discussed. This imager is based on a modified folded conical scan technology previously reported. In this design an additional optical element is added to give a Cassegrain configuration in image space. This increases the effective focal length and enables improved sampling of the image and provides more space for the receivers. This imager is constructed from low cost materials such as polystyrene, polythene and printed circuit board materials. The trade off between image spatial resolution and thermal sensitivity is discussed.

Preliminary investigation of mixed adsorbents for the removal of copper and methylene blue from aqueous solutions

With most recent studies being focused on the development of
advanced chemical adsorbents, this paper investigates the possibility of
using two natural low-cost materials for selective adsorption. Multiadsorbent
systems containing tea waste and dolomite have been tested for
their effectiveness in the removal of copper and methylene blue from
aqueous solutions. The effects of contact time, solution pH and
adsorption isotherms on the sorption behaviour were investigated. The
Langmuir and Freundlich isotherms adequately described the adsorption of
copper ions and methylene blue by both materials in different systems.
The highest adsorption capacities for Cu and MB were calculated as 237.7
at pH 4.5 and 150.44 mg.g‒1 at pH 7 for DO and TW+DO respectively. Tea
waste (TW) and dolomite (DO) were characterized by Fourier transform
infrared spectroscopy, scanning electron microscopy and Energy dispersive
X-ray analysis. The removal of Cu and MB by dolomite was mainly via
surface complexation while physisorption was responsible for most of the
Cu and MB adsorption onto tea waste. Identifying the fundamental mechanisms and behaviour is key to the development of practical multi-adsorbent packed columns.

Synthèse du LiXFePO4 par voie fondue et l’étude de la couche de carbone sur LiFePO4

Le LiFePO4 est un matériau prometteur pour les cathodes des batteries au lithium. Il possède une bonne stabilité à haute température et les précurseurs utilisés pour la synthèse sont peu couteux. Malheureusement, sa faible conductivité nuit aux performances électrochimiques. Le fait de diminuer la taille des particules ou d’enrober les particules d’une couche de carbone permet d’augmenter la conductivité. Nous avons utilisé une nouvelle méthode appelée « synthèse par voie fondue » pour synthétiser le LiFePO4. Cette synthèse donne des gros cristaux et aucune impureté n’est détectée par analyse Rayon-X. En revanche, la synthèse de LiXFePO4 donne un mélange de LiFePO4 pur et d’impureté à base de lithium ou de fer selon l’excès de fer ou de lithium utilisé. La taille des particules de LiFePO4 est réduite à l’aide d’un broyeur planétaire et plusieurs paramètres de broyage sont étudiés. Une couche de carbone est ensuite déposée sur la surface des particules broyées par un traitement thermique sur le LiFePO4 avec du -lactose. L’influence de plusieurs paramètres comme la température du traitement thermique ou la durée du chauffage sont étudiés. Ces expériences sont réalisées avec un appareil d’analyse thermogravimétrique (ATG) qui donne la quantité de chaleur ainsi que la variation de masse durant le chauffage de l’échantillon. Ce nouveau chauffage pour la couche de carbone donne des échantillons dont les performances électrochimiques sont similaires à celles obtenues précédemment avec la méthode de chauffage pour la couche de carbone utilisant le four tubulaire.

Étude technologique et morphologique de la cornéenne dans le sud du Québec : le cas de la carrière préhistorique du mont Royal (BjFj-97) à Montréal.

Le site de la carrière du mont Royal (BjFj-97), découvert en 1993 par Yvon Codère et inventorié en 1997 par l’équipe d’Ethnoscop Inc., constitue une énigme archéologique intéressante pour quiconque s’intéresse à la préhistoire de l’île de Montréal et de sa région adjacente. Lors des activités archéologiques de 1997, quelques idées furent émises quant à son affiliation chronologique et sa nature, suggérant une occupation remontant à l’Archaïque terminal (4000 à 3000 AA) orientée vers l’extraction et la transformation de la cornéenne, une pierre métamorphique résultant de la transformation du substrat rocheux en place suite à des intrusions magmatiques lors du Crétacé qui ont créé les Montérégiennes. Le matériel, comprenant plus de 10 000 déchets de taille et un peu plus de 70 artéfacts divers, ne fît pas l’objet d’analyses poussées hormis la datation approximative du site par un examen sommaire des pointes de projectile. Ce mémoire reprend les données de 1997 et apporte une perspective nouvelle au site en décrivant morphologiquement et technologiquement le débitage de la pierre de façon à comprendre la chaîne opératoire de la cornéenne, une matière peu étudiée, mais fort commune au Québec méridional, appréhender les possibilités de la matière et aborder les questions de datation. L’ensemble du matériel lithique fît l’objet d’une analyse lithique poussée axée sur le débitage et les produits finis et propose la prépondérance de la taille bifaciale, ponctuée par un débitage sur éclat conséquent. L’ensemble des étapes de la chaîne opératoire est présent sur le site de la carrière du mont Royal. La cornéenne est une matière difficile à tailler en raison de son imprévisibilité, liée à la structure même de la matière, menant à un fort taux d’échecs lors de l’élaboration des outils. La datation de l’occupation principale du site pointe vers l’Archaïque terminal, mais le caractère équivoque des diverses classes d’objets rend difficile sa définition absolue, faute d’objets parfaitement diagnostiques. Le site BjFj-97 ressemble grandement à un site homologue en Nouvelle-Angleterre où la cornéenne fût travaillée suivant le même schéma opératoire, suggérant un apparentement culturel possible. La cornéenne abonde et domine dans les assemblages archéologiques de la région montréalaise, substituant ainsi des matières de meilleure qualité absentes régionalement. Leurs correspondances chronologiques transcendent celles établies lors de l’analyse du matériel de la carrière et montrent un étalement chronologiquement plus étendu, de l’Archaïque laurentien au Sylvicole supérieur. La cornéenne se retrouve habituellement sous forme d’outils bifaciaux fonctionnels (bifaces, couteaux et pointes de projectile) de piètre facture et d’outils sur éclats (grattoirs et racloirs) rudimentaires, suggérant une signification strictement utilitaire, le propre des matières de basse qualité. Les modes d’extraction de la cornéenne restent inconnus sur le mont Royal. Le mont Royal est plus qu’un vulgaire point défensif, il constitue la base de la subsistance des populations préhistoriques de jadis où se trouvent les matériaux nécessaires à la taille d’outils de prédation liés à un mode de vie mobile où domine la chasse.

Carboxydothermus hydrogenoformans comme catalyseur biologique pour la conversion du monoxyde de carbone en hydrogène simultanément a la minéralisation de calcium et phosphate

La gazéification est aujourd'hui l'une des stratégies les plus prometteuses pour valoriser les déchets en énergie. Cette technologie thermo-chimique permet une réduction de 95 % de la masse des intrants et génère des cendres inertes ainsi que du gaz de synthèse (syngaz). Le syngaz est un combustible gazeux composé principalement de monoxyde de carbone (CO), d'hydrogène (H2) et de dioxyde de carbone (CO2). Le syngaz peut être utilisé pour produire de la chaleur et de l'électricité. Il est également la pierre angulaire d'un grand nombre de produits à haute valeur ajoutée, allant de l'éthanol à l'ammoniac et l'hydrogène pur. Les applications en aval de la production de syngaz sont dictées par son pouvoir calorifique, lui-même dépendant de la teneur du gaz en H2. L’augmentation du contenu du syngaz en H2 est rendu possible par la conversion catalytique à la vapeur d’eau, largement répandu dans le cadre du reformage du méthane pour la production d'hydrogène. Au cours de cette réaction, le CO est converti en H2 et CO2 selon : CO + H2O → CO2 + H2. Ce processus est possible grâce à des catalyseurs métalliques mis en contact avec le CO et de la vapeur. La conversion catalytique à la vapeur d’eau a jusqu'ici été réservé pour de grandes installations industrielles car elle nécessite un capital et des charges d’exploitations très importantes. Par conséquent, les installations de plus petite échelle et traitant des intrants de faible qualité (biomasse, déchets, boues ...), n'ont pas accès à cette technologie. Ainsi, la seule utilisation de leur syngaz à faible pouvoir calorifique, est limitée à la génération de chaleur ou, tout au plus, d'électricité. Afin de permettre à ces installations une gamme d’application plus vaste de leurs syngaz, une alternative économique à base de catalyseur biologique est proposée par l’utilisation de bactéries hyperthermophiles hydrogénogènes. L'objectif de cette thèse est d'utiliser Carboxydothermus hydrogenoformans, une bactérie thermophile carboxydotrophe hydrogénogène comme catalyseur biologique pour la conversion du monoxyde de carbone en hydrogène. Pour cela, l’impact d'un phénomène de biominéralisation sur la production d’H2 a été étudié. Ensuite, la faisabilité et les limites de l’utilisation de la souche dans un bioréacteur ont été évaluées. Tout d'abord, la caractérisation de la phase inorganique prédominante lorsque C. hydrogenoformans est inoculé dans le milieu DSMZ, a révélé une biominéralisation de phosphate de calcium (CaP) cristallin en deux phases. L’analyse par diffraction des rayons X et spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier de ce matériau biphasique indique une signature caractéristique de la Mg-whitlockite, alors que les images obtenues par microscopie électronique à transmission ont montré l'existence de nanotiges cristallines s’apparentant à de l’hydroxyapatite. Dans les deux cas, le mode de biominéralisation semble être biologiquement induit plutôt que contrôlé. L'impact du précipité de CaP endogène sur le transfert de masse du CO et la production d’H2 a ensuite été étudié. Les résultats ont été comparés aux valeurs obtenues dans un milieu où aucune précipitation n'est observée. Dans le milieu DSMZ, le KLa apparent (0.22 ± 0.005 min-1) et le rendement de production d’H2 (89.11 ± 6.69 %) étaient plus élevés que ceux obtenus avec le milieu modifié (0.19 ± 0.015 min-1 et 82.60 ± 3.62% respectivement). La présence du précipité n'a eu aucune incidence sur l'activité microbienne. En somme, le précipité de CaP offre une nouvelle stratégie pour améliorer les performances de transfert de masse du CO en utilisant les propriétés hydrophobes de gaz. En second lieu, la conversion du CO en H2 par la souche Carboxydothermus hydrogenoformans fut étudiée et optimisée dans un réacteur gazosiphon de 35 L. Parmi toutes les conditions opérationnelles, le paramètre majeur fut le ratio du débit de recirculation du gaz sur le débit d'alimentation en CO (QR:Qin). Ce ratio impacte à la fois l'activité biologique et le taux de transfert de masse gaz-liquide. En effet, au dessus d’un ratio de 40, les performances de conversion du CO en H2 sont limitées par l’activité biologique alors qu’en dessous, elles sont limitées par le transfert de masse. Cela se concrétise par une efficacité de conversion maximale de 90.4 ± 0.3 % et une activité spécifique de 2.7 ± 0.4 molCO·g–1VSS·d–1. Malgré des résultats prometteurs, les performances du bioréacteur ont été limitées par une faible densité cellulaire, typique de la croissance planctonique de C. hydrogenoformans. Cette limite est le facteur le plus contraignant pour des taux de charge de CO plus élevés. Ces performances ont été comparées à celles obtenues dans un réacteur à fibres creuses (BRFC) inoculé par la souche. En dépit d’une densité cellulaire et d’une activité volumétrique plus élevées, les performances du BRFC à tout le moins cinétiquement limitées quand elles n’étaient pas impactées par le transfert de masse, l'encrassement et le vieillissement de la membrane. Afin de parer à la dégénérescence de C. hydrogenoformans en cas de pénurie de CO, la croissance de la bactérie sur pyruvate en tant que seule source de carbone a été également caractérisée. Fait intéressant, en présence simultanée de pyruvate et de CO, C. hydrogenoformans n’a amorcé la consommation de pyruvate qu’une fois le CO épuisé. Cela a été attribué à un mécanisme d'inhibition du métabolisme du pyruvate par le CO, faisant ainsi du pyruvate le candidat idéal pour un système in situ de secours.

The Effect of Glass Additives on the Microwave Dielectric Properties of Ba(Mg 1 /3Ta2/3)03 Ceramics

The effect of glass additives on the densification , phase evolution, microstructure and microwave dielectric properties of Ba(Mg1;3 Ta2i3)03 (BMT) was investigated . Different weight percentages of quenched glass such as B203 , Si02, B203-SiO2, ZnO-B203, 5ZnO-2B2O3, Al203-SiO2, Na20-2B203.10H20, BaO-B203-SiO2, MgO-B203-SiO2, PbO-B203-SiO2 , ZnO-B203-SiO2 and 2MgO-Al203-5SiO2 were added to calcined BMT precursor . The sintering temperature of the glass -added BMT samples were lowered down to 1300 °C compared to solid-state sintering where the temperature was 1650 °C. The formation of high temperature satellite phases such as Ba5Ta4O15 and Ba7Ta6O22 were found to be suppressed by the glass addition . Addition of glass systems such as B203, ZnO-B203, 5ZnO-2B203 and ZnO-B203-SiO2 improved the densification and microwave dielectric properties. Other glasses were found to react with BMT to form low-Q phases which prevented densification . The microwave dielectric properties of undoped BMT with a densification of 93 . 1 % of the theoretical density were Cr = 24 . 8, Tr = 8 ppm/°C and Q„ x f= 80,000 GHz. The BMT doped with 1.0 wt% of B203 has Q„ x f = 124,700GHz, Cr = 24.2, and T f = -1.3 ppm /°C. The unloaded Q factor of 0.2 wt% ZnO-B203-doped BMT was 136,500 GHz while that of 1.0 wt% of 5ZnO-2B203 added ceramic was Q„ x f= 141,800 GHz . The best microwave quality factor was observed for ZnO -B203-SiO2 (ZBS) glass-added ceramics which can act as a perfect liquid-phase medium for the sintering of BMT. The microwave dielectric properties of 0.2wt% ZBS-added BMT dielectric was Q„ x f= 152,800 GHz, F,= 25.5, and Tr = - 1.5 ppm/°C