一、GaAs材料测温系统的研制（论文文献综述）
王臻[1]（2021）在《半导体材料异变外延穿透位错测量方法及其应用的研究》文中研究指明由于Ⅲ-Ⅴ族材料在光电子器件尤其是发光器件中被广泛应用,随着硅基光电集成的发展,在硅衬底上异质外延生长Ⅲ-Ⅴ族材料引起了研究者极大的关注,其面临的主要瓶颈问题是高密度穿透位错（Threading Dislocation）的形成。在研究硅基Ⅲ-Ⅴ族材料的质量时,准确地表征其穿透位错密度是非常关键的。它可以为异变外延生长技术的改进提供依据,从而对高质量异变外延的实现起到支撑和助推作用。用来表征位错的方法主要有电子通道衬度成像（ECCI）技术、透射电子显微镜（TEM）技术、湿法化学腐蚀（EPD）技术和原子力显微镜（AFM）技术等。本论文主要对上述四种位错表征方法的测量精度以及误差来源进行了研究,其中重点进行了 ECCI测试方法的实验研究,得出了使用ECCI测量GaAs/Si异变外延片时的优化测试条件,同时通过综合分析提出了提高测量精度的优化方案。本论文的主要研究工作和成果如下:（1）通过对比10 kV、15 kV、20 kV等电压下得到的图像对比度大小,确定了 ECCI的工作电压;通过调整样品台倾斜角度、旋转角度使扫描电子显微镜中心光标分别对准GaAs外延层的g（220）、g（400）、g（220）与g（400）交叉中心所对应的菊池线,确定了对比度最大时对应的电子通道花样（ECP）模式;通过固定工作电压和ECP模式,调整样品台倾斜角度确定了对比度最佳的样品台倾斜角。最终得到ECCI在测量GaAs/Si异变外延片时对比度最大的测试条件:在15 kV电压下将样品台倾斜至Bragg角（1.43°）,同时将SEM中心光标对准g（400）与g（220）所对应菊池线相交处。（2）根据实验测量对比了 ECCI、TEM、EPD、AFM这四种位错表征技术的特点,并分析了各自的测量精度和适用场景。提出了极浅深度表面ECCI、平面ECCI与截面ECCI相结合、平面ECCI与截面TEM相结合等测试方法,其中极浅深度表面ECCI测试有可能是满足测试精度要求且最简便易行的一种方法。（3）完成了 GaAs/Si刻槽台面样品的表征工作,根据XRD、PL、ECCI、AFM测量得出台面外延生长样品的基本情况。实测结果表明:随着台面线度从10μm增大至500μm,台面上的穿透位错密度呈现出先增大后保持稳定的趋势。其中10 μm台面线度的位错密度(6.7×107 cm-2)比50 ×m台面线度的位错密度(9.2×107 cm-2)约低27%。这一工作为后续通过考察穿透位错密度与台面线度的相关性改进和优化异变外延工艺打下了基础。
位祺[2]（2020）在《应用于单纤双向光互连的垂直集成收发一体芯片》文中提出近年来,数据中心和高性能计算机系统应用的快速发展使得支撑短距离数据通信和计算机连接中的高速光互连技术倍受关注。相比于传统的电缆连接技术,光互连技术具有能耗低、可快速切换、可波分复用及并行、可重构性、跳数少等优点,因此光互连技术具有绝对的优势并将取代所有的数据中心网络架构的电子互连。而目前,短距离光互连技术的主流解决方案则是垂直腔面发射激光器（Vertical-cavity Surface-emitting lasers,VCSELs）与多模光纤配合技术。该技术由于具有能耗小、成本低且带宽密度大等巨大优势,所以现在并且将来还会继续主导短距离光互连市场。为了构建下一代高速数据中心网络架构,进一步提升短距离光互连的传输速率,基于短波波分复用技术的多通道传输的解决方案,由于可大幅度减少光纤成本,已成为当前的研究热点。其中,400G BiDi MSA工作组和IEEE 802.3cm工作组都制定了关于单纤双向通信技术方案的标准,此技术方案由于可向前兼容,在现有的基础设施上可直接通向400G网络架构而备受青睐。目前,市场上的BiDi收发器采用的是分光镜方法来分开收、发不同波长的光信号。此方案需要较为精密的光学对准系统,导致封装成本较高。另外,有研究学者将VCSEL和PIN光电探测器（PIN photodetector,PINPD）进行横向集成构成收发一体芯片,但是两单元器件与光纤的耦合效率比较低,仅分别为70%和60%。因此针对以上问题,提出了多种应用于单纤双向通信技术并在垂直方向集成的收发一体芯片。该芯片与现有的分立器件相比,可有效提高光纤的带宽利用率,减小光纤的使用数量和成本;与现有的BiDi收发器相比,可省去安装分光镜过程,有效节约封装成本;与横向集成收发芯片相比,能够有效提升器件与光纤的耦合效率至90%。基于VCSEL和多模光纤配合方案具备的优势,该芯片可有望成为应用于短距离光互连中单纤双向通信的低功耗、低封装成本、高带宽密度的收发一体芯片。本课题完成的主要研究内容和创新成果如下:1.提出了 VCSEL-PINPD垂直集成收发一体芯片,完成了该垂直集成器件从理论结构设计、器件性能仿真到制备实验证明的过程,充分证明了该垂直集成器件的可实践性,为在短距离光互连技术中的应用奠定了基础。（1）提出了一种腔内分布式布拉格反射镜（Distributed bragg reflector,DBR）的新型结构,完美解决了垂直集成器件中VCSEL单元和PIN光电探测器单元之间的光解耦问题。通过在一个具有低品质因子（Q值）的谐振腔中加入周期性DBR结构,并将谐振腔和DBR的中心波长分别设置在发射波长和探测波长处,实现在发射波长高反、在探测波长处高透的功能。仿真设计可以实现在发射波长上接近100%的高反射率和在探测波长上接近100%的高透射率,并且高于85%高透射率的探测波长范围可以达到20 nm。（2）设计完成了光互连中链路两端相互匹配的VCSEL-PINPD收发一体芯片的器件结构,并仿真完成了该对芯片的VCSEL单元和PINP D单元的静态、动态特性研究和分析了两单元之间分别在光学和电学方面的相互影响。该对芯片的两工作波长分别设计为848.1 nm和805.3 nm;VCSEL单元的阈值电流分别为0.8 mA和1.1 mA,斜率效率分别为0.81 W/A和0.86 W/A,3 dB调制带宽分别为15.1 GHz和10.2 GHz;PINPD单元的量子效率谱宽分别为15 nm和13 nm（当量子效率大于70%时）,3dB响应带宽约为23 GHz。仿真结果证明,两器件单元可同时并独立地进行工作,在具有良好的静态性能的前提下,传输带宽可达到10.2 GHz。（3）外延生长并制备了 VCSEL-PINPD垂直集成器件（850 nm发-810nm收端）,完成了对基于新型腔内DBR结构的VCSEL单元的静态特性研究与分析。VCSEL单元的阈值电流为3 mA,斜率效率为0.84 W/A。由于VCSEL单元是决定收发一体芯片能否实现的关键单元,因此该实验不仅验证说明了 VCSEL-PINPD垂直集成器件的可实践性,并且为在短距离光互连单纤双向通信中的应用奠定了坚实的基础。2.为了进一步匹配短波波分复用标准,充分利用OM5光纤的传输损耗小、传输距离远等优势,提出了新型VCSEL-谐振腔增强型光电探测器（Resonant cavity enhancement photodetector,RCEPD）垂直集成器件结构。由于RCEPD的吸收区可采用InGaAs/AlGaAs量子阱,因此相比于PINPD,吸收波长可扩展至900 nm甚至更长。完成了 850 nm发-810 nm收端的VCSEL-RCEPD垂直集成器件的结构设计、静态和动态性能仿真以及两单元分别在光学方面和电学方面之间的相互影响。该集成器件的VCSEL单元的阈值电流为1.68 mA,斜率效率为0.58 W/A,3 dB调制带宽为12.8 GHz;PD单元的量子效率谱宽为8 nm（量子效率大于50%）,最大量子效率为60%,3 dB响应带宽为65 GHz。在光学方面,两器件单元之间的影响较小;在高频电学方面,两器件单元在-40 dB的隔离度下限制带宽为112 GHz,因此VCSEL-RCEPD集成器件两单元可同时并独立地进行工作。VCSEL-RCEPD集成器件为使工作波长红移的集成器件设计奠定了一定的基础。3.为了在满足较高的量子效率的条件下,拓宽集成器件的量子效率谱宽,提出了 VCSEL-双腔RCEPD垂直集成器件。完成了光互连链路两端相互匹配的VCSEL-双腔RCEPD垂直集成器件光学结构设计、静态和动态性能仿真以及分析了两单元有源区对彼此相关性能的影响。集成器件的VCSEL单元的阈值电流分别为1.6 mA和1.7 mA,斜率效率分别为0.74 W/A和0.97 W/A,3 dB调制带宽分别为9.5 GHz和11.0GHz;PD单元的3dB响应带宽都约为10GHz,量子效率谱宽分别8 nm和6 nm（量子效率大于60%时）,最大量子效率可达到90%以上。相比于VCSEL-RCEPD来说,在谱宽相近的情况下,量子效率提高了 20%～30%;而在量子效率相近时,量子效率谱宽则扩展了 4～6 nm。在达到较高的量子效率的前提下,量子效率谱的拓宽能够有效增加对激光器温度变化和光链路不稳定性的容忍度,提高了垂直集成器件的实用性。VCSEL-双腔RCEPD能够充分利用短波波分复用技术,并通过优化两单元的结构得到较好地高频特性,更好地实现短距离光互连单纤双向通信。
吕雪明[3]（2018）在《组合脉冲激光致硅材料损伤机理研究》文中研究说明本文针对毫秒、纳秒以及组合脉冲激光与半导体材料相互作用的过程展开研究,着重对比了单束脉冲激光和组合脉冲激光辐照硅材料的温升过程、熔融损伤阈值、穿孔阈值及损伤形貌,结合实验验证和数值模拟分析了组合脉冲激光致硅材料损伤机理。针对毫秒脉冲激光和组合脉冲激光辐照硅材料的过程,利用红外测温仪实时测量了辐照过程中硅表面中心点的温度,得到了不同入射激光能量密度下硅表面中心点的温度随时间变化的过程;基于热传导和热弹塑性理论,建立了组合脉冲激光与半导体材料相互作用的二维轴对称有限元数值计算模型,得到了组合脉冲激光辐照硅材料产生的温度场和应力场分布,并与单毫秒脉冲激光辐照的结果进行了比较。使用红外测温法以及可见光反射法实验测试了毫秒、纳秒以及组合脉冲激光对硅表面的损伤阈值,并根据大量实验结果统计提出了阈值边界的概念,可用于快速估算损伤阈值。通过数值模型计算得到了相应的熔融损伤阈值,分别为63.7 J/cm2,2.52 J/cm2和32.9 J/cm2。对比单束脉冲与组合激光实验与数值计算结果,发现组合脉冲激光辐照明显降低了硅的熔融损伤阈值,降幅达39%。通过实验和数值计算研究了高能量密度的毫秒脉冲激光对单晶硅打孔的过程,得到了一定掺杂浓度和厚度硅靶材的穿孔阈值。研究了穿孔阈值随多种因素的变化情况:发现硅片掺杂浓度的增加将降低穿孔阈值;与单脉冲激光相比,组合脉冲激光辐照能降低硅的穿孔阈值,且硅片掺杂浓度较低时效果更明显;随着延迟时间的减小和纳秒脉冲激光能量密度的增加,均会降低穿孔阈值,并最终趋于定值。比较单毫秒脉冲激光及组合脉冲激光辐照单晶硅的表面损伤形貌,可知组合脉冲激光形成的表面损伤更严重,除了解理裂纹之外,还造成了表面烧蚀和皱褶。通过计算发现熔融深度随延迟时间的增大而逐渐减小。根据实验和数值计算结果提出,组合脉冲激光对硅产生的损伤机理和损伤效果均与毫秒脉冲激光的预热作用、纳秒脉冲激光的热力损伤作用以及两束脉冲激光的联合作用效果密切相关。本文的研究结果对毫秒脉冲激光、纳秒脉冲激光以及其组合激光在加工半导体材料领域的应用有参考意义。
杨阳[4]（2015）在《基于光子增强热电子发射（PETE）的全固态高温太阳能电池技术研究》文中提出现有太阳能发电技术主要有太阳能光伏发电和太阳能光热发电两种,将两者结合起来构成复合利用系统,可实现太阳全光谱利用,提高转化效率。利用光子增强热电子发射（Photon Enhanced Thermionic Emission,PETE）效应是国际上最近提出的太阳能高效利用新概念,试图研制出能够高温下工作的器件,并结合余热利用,构成太阳能复合利用系统,提高转化效率。现有PETE器件基于真空式结构,实用化面临诸多困难,研究多停留在理论层面,鲜见器件及系统方面进展报道。本论文基于PETE效应,使用电荷选择性接触层结构分离和输出光生载流子,设计了一种能够在高温下实现光电能量转化的全固态高温太阳能电池。通过对其工作过程的理论研究和对电池样件的制备和测试,阐明了其工作机理,研究了电池的结构、材料参数对特性的影响,验证了全固态高温太阳能电池原理的可行性。主要研究内容如下:一.设计了新型全固态高温太阳能电池,利用吸收层与势垒层异质结界面处导带和价带势垒高度不同,形成电荷选择接触,通过PETE效应实现光生载流子的分离和输出。基于速率平衡建立了电池的理论模型,计算了全固态高温太阳能电池理论转化效率:1000倍聚光、工作温度600 K时,转化效率大于30%;结合余热利用器件构成太阳能复合利用系统,总转化效率提升至50%以上。选用GaAs作为吸收层材料、AlxGa1-x As作为势垒层材料,得到了异质结界面最优势垒条件与工作温度的关系。二.基于一维稳态运输方程建立了针对全固态高温太阳能电池的光生载流子扩散-发射模型,研究了电池结构与材料参数对于电池工作特性及转化效率的影响。研究表明,PN型全固态高温太阳能电池能够获得高于PIN型器件的转化效率;分析得到电池最佳吸收层厚度在12μm之间,吸收层电子扩散长度需大于5μm;前界面复合严重影响电池效率,需要改进结构降低损失。指出全固态高温太阳能电池基于半扩散/半弹道过程工作,可使用重掺杂材料并能在高倍聚焦条件下工作,温度对其输出功率和转化效率的影响小于基于pn同质结的普通光伏电池,表现为开路电压温度系数远小于普通光伏电池。三.设计了具有渐变带隙窗口层的全固态高温太阳能电池新结构。通过控制Alx Ga1-xAs材料Al组分,使窗口层禁带宽度梯度变化产生内建电场,不仅能降低前界面复合,还能有效收集窗口层产生光生电子,改善电池性能。建立漂移/扩散-发射模型,并研究发现当前界面复合速率高达S1=107 cm/s时,具有渐变带隙窗口层的电池转化效率是未进行结构优化电池效率的5倍多。根据模型对渐变带隙窗口层参数进行了设计和优化。四.根据理论研究结果,设计和制备了用于制作电池样件的GaAs/AlGaAs外延片,并对其进行表征。完成电池后工艺制作,得到具有均匀带隙窗口层结构的电池样件P138和具有渐变带隙窗口层结构电池样件P139。对电池样件进行验证测试:测得在1 sun时,电池样件P138和P139的开路电压温度系数分别为1.81 mV/K和1.77 mV/K;在64 sun时,电池样件P138和P139的开路电压温度系数分别为1.43 mV/K和1.38 mV/K,均与理论值相符,且明显优于普通光伏电池,验证了新型全固态太阳能电池采用电荷选择性接触层结构,基于PETE效应的光生载流子分离机制在高温下依然有效;测得样件P139短路电流和开路电压均大于样件P138,证明使用渐变带隙窗口层结构能够有效改善全固态高温太阳能电池性能。搭建了太阳能光/热复合利用实验演示系统,在64倍聚光条件下,获得了6.41%的转化效率。本文首次提出了使用电荷选择性接触层、基于PETE效应实现光生载流子的分离和输出,可在较高温度下（400 K600 K）实现太阳能光电直接转化,并设计出全固态结构高温太阳能电池。实现了全固态高温太阳能电池样件制备,在实验中验证了其在高温下进行光电能量转化的可行性。提出使用渐变带隙窗口层可降低全固态高温太阳能电池前界面复合损失,在实验中对其改善效果进行了验证。通过本课题的研究,探索了采用全固态方式实现高温条件下太阳能光电直接转化的新途径,以及太阳能光/热复合利用的可行性,对于实现太阳能全谱高效利用,提升我国太阳能产业核心竞争力具有重要意义。
范森[5]（2013）在《一种全光固体扫描器的研制》文中研究指明设计了一种全光固体扫描器芯片，用半导体光波导的光束偏转可以在很小的空间内实现高速的光偏转，从而改进以往的光机扫描器和电子束偏转的扫描变像管复杂的机械系统，利用全光扫描实现对超快现象的观测。该光束偏转系统是根据半导体光波导芯层中由载流子诱导折射率变化效应来实现的，其研制工作主要分为半导体光波导和锯齿形光棱镜两部分。并搭建实验平台对扫描器的光偏转特性和光波导内部的光斑模式进行了测试验证。本文先从全光固体扫描器的基本原理进行讨论，以载流子诱导折射率变化为理论依据，阐述了扫描器的基本工作原理，根据平板光波导理论探讨了单模工作条件，并根据理论计算设计了扫描器的主要结构。结合当前的实验条件，主要开展以下几个方面的工作：1.以载流子诱导折射率变化理论，平板光波导理论及异质结理论解释了扫描器工作的基本原理。2.根据理论计算设计了扫描器的外延层结构。3.设计光波导表面金属掩膜形状，并设计模拟实验理论上测试对信号光束的偏转作用。4.搭建实验平台对扫描器的光束偏转特性及光波导内部的光斑模式进行实验验证。
石峰[6]（2013）在《透射式变掺杂GaAs光电阴极及其在微光像增强器中应用研究》文中认为为了提高我国三代微光像增强器的技术水平,本文围绕透射式变掺杂GaAs光电阴极材料及组件的制备及评价、组件光学性能、自动激活技术、透射式光谱响应理论以及透射式变掺杂GaAs光电阴极应用等方面开展了系统研究。采用MBE和MOCVD生长了八种不同掺杂结构的透射式变掺杂GaAs光电阴极材料,对光电阴极材料进行了电化学C-V测试,说明了光电阴极材料实现指数掺杂、梯度掺杂、变组分等不同结构的可行性。对阴极材料和组件进行了X射线衍射测试,建立了GaAlAs/GaAs光电阴极X射线相对衍射强度与灵敏度之间的关系,提出了用X射线相对衍射强度评价GaAlAs/GaAs光电阴极晶体结构的完整性。建立了透射式阴极组件薄膜光学矩阵理论模型,分析了透射式GaAs光电阴极组件反射率和透射率曲线与膜层几何厚度的关系。利用分光光度计测试了透射式指数掺杂阴极组件样品的反射率和透射率曲线,通过编写的光学性能测试软件很好地拟合了反射率和透射率曲线,获得了阴极组件中各膜层厚度。通过重新设计微弱信号检测模块,采用程控铯源和氧源电流源,以及优化激活工艺流程,成功研制了透射式变掺杂GaAs光电阴极自动激活系统,实现了变掺杂GaAs光电阴极的自动激活,避免了人工激活误操作的影响,大大提高了光电阴极的激活效率和工艺重复性,从而为高性能透射式变掺杂GaAs光电阴极的量产奠定了坚实的基础。通过求解一维连续性方程,从短波截止、光学性能两方面修正了透射式GaAs光电阴极量子效率公式,利用该公式很好地拟合了国内外透射式GaAs光电阴极量子效率曲线,获得了相关阴极性能参量。国内外GaAs光电阴极性能参量对比表明,国内变掺杂GaAs光电阴极的电子扩散长度和表面电子逸出几率已经接近甚至超过国外水平,但后界面复合速率仍比国外阴极大,导致国产阴极的短波响应尚不及国外阴极。对采用透射式变掺杂GaAs光电阴极的12只微光像增强器的灵敏度、分辨力、等效背景照度和亮度增益等参数分别进行了测试,测试得到平均灵敏度为1947μA/lm,平均分辨力为49lp/mm,平均等效背景照度为1.76×10-7lx,平均亮度增益为11155.14。开展了变掺杂GaAs光电阴极微光像增强器的光谱响应监测试验、冲击试验、振动试验和高低温试验的研究,评估了采用透射式变掺杂GaAs光电阴极的微光像增强器光谱灵敏度的稳定性,结果表明变掺杂像管的稳定性要优于均匀掺杂像管,验证了透射式变掺杂GaAs光电阴极在微光像增强器中应用的优越性。
陈霄[7]（2012）在《基于光纤传感技术的油浸式电力变压器状态多参量在线检测研究》文中研究指明近些年来,随着国内电力需求和电网规模的扩大,电力变压器等级和容量不断提高,变压器故障率和修复时间也随之不断增大。长期研究表明,变压器内部热状态以及绝缘油中气体组分和浓度很大程度地反映了变压器的热电故障程度和使用寿命,研究和发展变压器内部温度和绝缘油气体状态在线检测技术具有重要的理论和现实意义。变压器内部环境具有电压高、电磁干扰强、空间狭小、腐蚀性强等特点,变压器状态稳定、准确和快速检测及故障精确预测已经成为亟待解决和突破的关键技术难题。光纤半导体传感技术和半导体激光器技术的不断发展为解决该难题提供了可行的途径,但目前变压器内部状态检测中仍存在测量参数单一、抗干扰能力差、灵敏度有限、响应慢、多气体测量交叉影响等问题,尚不能满足变压器内部状态实时准确监测和故障精确预测的需要。针对以上问题,利用光纤半导体传感技术、气体光谱测量技术和变压器故障分析技术相结合,在研究半导体温度传感理论、气体直接吸收光谱理论和光声光谱理论基础上,建立了基于CCD衍射波长解调技术的光纤半导体温度和基于超窄线宽激光特性的光纤气体传感模型,通过设计高耦合率、小体积GaAs探头和高灵敏度检测气室,搭建了适用于变压器内部主要部件温度和绝缘油中气体检测的新型传感系统,可实现变压器内部多参数（温度和绝缘油中气体）的高精度、高灵敏度、快速在线测量,有效提高电力变压器状态在线检测和故障预测的技术水平。本文主要研究内容如下：（1）从油浸式变压器内部结构出发,研究变压器内部发热（损耗）、散热原理及温升特性,分析变压器主要过热故障原因及其温度特性,列出了主要部件的温升限值；详解变压器正常运行和电热性故障时油中气体的产生原理及气体在油中溶解和扩散过程,得出了变压器内主要部件故障类型与油中气体组分和含量的关系,为油浸式电力变压器运行状态在线检测的实现奠定了一定的理论基础。（2）针对以往变压器内部温度在线测量中响应速度慢、抗干扰能力差、匹配性不好等问题,在详细分析半导体材料光学性质（光学常数和本征吸收）基础上,深入研究半导体材料温度传感原理,揭示了GaAs晶体吸收光波长随温度变化的关系,建立了GaAs晶体温度-波长传感模型,通过设计新型反射式GaAs传感探头和基于CCD衍射技术的波长解调系统,搭建了新型光纤半导体温度传感系统。新型GaAs探头具有体积小、耦合率高、电绝缘性好、抗腐蚀能力强,匹配性好等特点；基于CCD衍射技术的新型波长解调系统有效克服了半导体温度传感光强解调易受光源抖动和光路扰动影响的缺点。通过不同温度下GaAs反射光谱测量实验,验证了GaAs温度-波长传感特性,温度传感实验表明：0℃～235℃测量精度为±0.5℃,分辨率为0.1℃,响应时间小于6s；长时间实验温度最大波动为±0.3℃；强磁场环境下15℃～175℃测量精度仍为±0.5℃。此系统测量范围广、精确度高、响应时间快、稳定性好、抗电磁干扰能力强,非常适合用于油浸式电力变压器内部热状态在线检测,可实现变压器内主要部件温度的实时在线测量和及时预警。（3）针对变压器油中气体在线检测存在测量参数单一、抗干扰能力差、多气体测量交叉影响等问题,深入分析气体分子选择吸收理论、气体吸收谱线线型和线宽理论、气体吸收谱线强度分布理论,以气体吸收光谱理论和Beer-Lambert定律为基础建立了开放式差分检测、单光源多气体检测和多参数直接检测传感模型,搭建了适用于变压器油中气体检测的新型传感系统并进行了实验分析。首先,通过设计低噪声反射式结构长光程气室,利用超窄线宽外腔式半导体激光器特性（输出激光精确锁定气体吸收和非吸收峰且线宽远小于单条气体吸收谱线宽）、改进的差分检测模型以及光学时分、空分复用技术相结合,精确测量并分析不同压强下1572.66nm附近CO2吸收谱线,实现了CO2气体的多点高精度快速测量,其结构简单,易于实现,可消除变压器油中其它气体成分和灰尘颗粒的干扰,非常适合开放式环境的变压器气体检测,测量精度（相对误差<3%）和响应时间（<8s）均达到波长调制型系统检测效果；其次,基于光谱调制和谐波探测技术,利用单一高频三角信号调制激光光谱,通过设计具有横向空间小、长光程特点的串联结构气室,结合超窄线宽激光和光源波长高精度调节特性,实现了单光源多组分气体（CO、CO2、CH4）高精度多点测量,CO、CO2、CH4多组分气体浓度测量最大相对误差小于2%,动态响应时间均小于10s,长时间实验最大相对波动均小于1%,可有效解决变压器油中多气体测量交叉影响的问题；最后,基于超窄线宽激光特性和激光器波长扫描技术,通过对不同温度下CO气体在6354.179cm-1和6383.09cm-1附近吸收谱线对的精确测量和分析,利用谱线对积分面积比与温度关系（直接测温法）并结合浓度差分检测模型实现了CO气体多参数（温度和浓度）同时在线检测,其结构简单,便于操作,温度测量最大相对误差小于4%,长时间实验最大相对波动小于3.5%；浓度测量最大相对误差小于5%,最小检测限为0.05%。甲烷、一氧化碳、二氧化碳等气体是变压器故障气体主要组成部分,其开放式、单光源多组分、直接式多参数高精度多点快速在线检测的实现可有效提高电力变压器油中溶解气体在线分析和故障预测水平。（4）针对变压器油中微量气体检测存在测量精度有限、多气体测量交叉影响等问题,以光声效应原理和腔内增强吸收光谱理论为基础,利用超窄线宽半导体激光器特性建立了光声光谱式单光源多组分气体高灵敏度谐波检测模型和腔内激光衰荡时间与气体高灵敏度检测模型,搭建了适用于变压器油中微量气体检测的新型传感系统并进行了实验分析。研究光声池工作方式和结构特性,分析光声系统噪声的来源及特点,建立光声池设计优化基础理论,设计了新型结构一阶纵向多光程共振光声池,实现池内光声信号低噪声、高灵敏度检测；剖析谐振腔内激光传输特性及激光频率与谐振腔模式匹配方式,依据激光腔内耦合理论设计了由两块高反射率平凹透镜组成的低损耗调谐式光学衰荡腔,实现了激光频率和腔长的共同调谐。基于光谱调制技术和谐波检测技术,利用高频正弦信号调制激光光谱,并结合超窄线宽激光和光源波长高精度调节特性,设计了光声光谱式单光源多组分微量气体高精度实时在线检测系统,有效消除吸收池内背景噪声和光源抖动的影响,实验验证了系统调制幅度与二次谐波信号形状（峰值大小与半峰全宽比值）的关系,并确定了系统检测最佳调制幅度；C2H2、CO、CO2多组分气体浓度测量最大相对误差小于2%,最大相对波动小于1.5%,极限检测灵敏度可达10-6数量级,可有效解决变压器油中多组分微量气体测量灵敏度有限和交叉影响的问题。通过扫描衰荡腔长使入射激光频率与谐振腔模式相匹配并利用激光失谐技术快速切断腔内入射激光,精确测量衰荡时间值并根据衰荡时间—气体检测模型设计了腔增强吸收光谱式气体高灵敏度和高精度检测系统,利用新型衰荡腔超长光程吸收特点,精确测定并分析6518.824cm-1附近C2H2弱吸收谱线以及C2H2气体浓度与衰荡时间的关系；C2H2气体浓度测量最大相对误差小于2.5%,动态响应时间均小于10s,极限检测灵敏度为2x10-6,可有效解决变压器油中微量气体检测误差较大的问题。光声光谱式单光源多组分和腔增强吸收式高灵敏度气体检测系统实现了10-6数量级单一或多组分气体高精度快速在线测量,十分适合用于变压器油中微量气体高灵敏度在线检测,及时预报早期内部故障形成和发展情况。
陈雁冰[8]（2010）在《高压设备温度无线监控系统的研制》文中进行了进一步梳理随着经济的发展，不断增长的电力需求给高压输电网带来了一系列安全问题。为了保障电网的正常运行，我国于2009年提出了智能电网规划。随着其建设的逐渐深入，对电网运行情况的监测也更加全面。由于设备温度在一定程度上可以反映出该设备的工作状况，因而有必要对某些易升温的电力设备，如高压开关触头、变压器等设备中相关部位的温度进行监控。高压电力设备周围存在着强电磁场，因此难以使用传统的测温系统。目前常用的测温方法有光纤测温和无线测温两种方案。本文介绍和分析高压测温领域的研究现状以及各监控方式的优缺点，针对现有无线测温系统所存在的部分不足之处，提出改进方案，并依此设计一套低功耗、易于使用和维护的高压设备测温系统。该测温系统包括两个部分：无线测温网络和监控端平台。其中测温网络由测温节点和通信节点组成；而监控端则是一台运行监控软件的个人计算机或工控机。测温节点采用电池供电，安装于被测部位，并根据系统设置定期对被测点进行温度采集和数据发送；数据通过通信节点汇集到监控端，由监控端所运行的温度监控平台软件进行数据存储、管理、分析和显示，同时该平台也能对测温网络中的各节点进行相应的控制。测温网络采用低功耗的ZigBee无线通信技术，并在硬件和软件设计上针对功耗进行优化设计。各通信节点采用德州仪器公司推出的基于ZigBee协议，以低功耗、高集成度的CC2430嵌入式片上系统作为硬件核心，并设有测温、电源等模块实现温度数据的采集和发送；节点软件的开发则基于该芯片相应的协议栈Z-Stack，通过所编写的任务调度机制，实现对测温、数据收发、协议转换等多任务的处理。监控端软件使用的平台为Visual Studio.net，基于MFC类开发，并采用ADO组件实现数据库的存取。本文最后对该系统的网络结构、电气性能、处理能力等方面进行了测试，并对测试过程中所遇到的问题予以解决。测试结果表明，该系统可以在有障碍物、存在同频干扰等环境下实现测温，且网络的自愈性、测温节点功耗等指标都较为理想，这将大大降低通信网络的人工维护频率，基本可以达到预期的目标。
陈辉[9]（2010）在《半导体吸收式光纤温度传感系统研究》文中研究说明本文通过分析半导体GaAs晶体的温度传感机理,设计了一种基于虚拟仪器技术的半导体吸收式光纤温度传感系统,采用Labview平台实现信号的实时检测与处理。通过对其工作原理和系统结构的分析,建立了完整的系统模型,并对模型进行了matlab仿真分析,得出各个元件对系统输出的影响规律和参数选取原则;设计GaAs探头的透射特性实验,验证了所设计的透射式探头结构的可行性;搭建了系统实验平台,并进行了实验分析。实验结果表明,系统在-10100℃的温度范围内有±0.3℃的测量精度,并且具有较好的时间稳定性。
焦世龙[10]（2008）在《5Gb/s GaAs MSM/PHEMT单片光电子集成（OEIC）接收机前端》文中进行了进一步梳理单片光电子集成电路（OEIC:Optoelectronic Integrated Circuits）将激光器、光探测器等光电子器件与驱动电路、前置放大器、限幅放大器以及时钟与数据恢复电路等电子器件/电路部分或完整集成在同一衬底之上,以最大程度地减小互联寄生参数对集成单元整体性能的不利影响,并有利于提高其可靠性及实现小型化、轻量化的发展目标,在长距离大容量光纤通信、自由空间光通信、光接入网、大规模并行光学互联、光开关、光存储、星载光电系统、微小型光电传感等领域具有广泛的用途。美国、德国、日本等发达国家在单片OEIC领域的研究十分活跃,并且成就斐然,部分成果已实现商业化。鉴于单片OEIC良好的应用前景以及国内在这个领域与国外先进水平的巨大差距,我们开展了单片OEIC光接收机前端的研究工作,并取得了若干创新性成果,提高了国内在这个领域的研究水平,为今后开发面向实用的高性能单片OEIC器件奠定了坚实的基础。主要成果及相关研究内容如下:（1）研制出国内首个5Gb/s级单片OEIC光接收机前端芯片。该芯片由基于砷化镓（GaAs）衬底的金属-半导体-金属（MSM）光探测器和赝配高电子迁移率晶体管（PHEMT）分布式前置放大器组成,从材料外延到工艺流水均实现了国产化,探索出一条适合国内条件的单片OEIC技术途径;（2）解决了单片OEIC器件研制中的关键性技术难题——台面工艺与常规GaAsPHEMT单片微波集成电路（MMIC）工艺的兼容性问题,包括采用反应离子刻蚀（RIE）形成高度精确且工作面光滑平整的MSM光探测器台面的工艺、插指电极金属化及剥离工艺、台面与平面器件互连工艺等;（3）研制出国内首个基于0.5μm GaAs PHEMT技术的20GHz带宽分布式前置放大器芯片,带宽与PHEMT器件特征频率之比达2/3,最小噪声系数3.03dB,平均等效输入噪声电流密度14.6pA/Hz1/2,输出1dB压缩功率13.7dBm,放大器10Gb/s工作状态良好;（4）重点研究了0.5μm T型栅GaAs PHEMT工艺技术的关键环节——欧姆接触工艺和肖特基势垒工艺,流片得到性能优良的PHEMT器件:50MHz～26.5GHz范围内的小信号增益12～4dB,特征频率32GHz,最高振荡频率超过80GHz;（5）深入研究了PHEMT器件噪声性能,得出最小噪声系数Fmin、等效噪声电导gn、最佳输入阻抗Zopt等参数与器件本征参数与寄生参数的关系,提出了通过改善欧姆接触工艺和优化材料结构设计等方法以进一步提升PHEMT器件低噪声性能,并在此基础上确定了PHEMT器件低噪声工作点,用于本次分布式前置放大电路设计,测试结果证明了上述噪声分析的有效性;（6）深入研究了MSM光探测器热电子发射模型,从理论上解释了GaAs MSM光探测器的基本工作模式,得出三点重要结论:①器件暗电流取决于金属-半导体接触界面的空穴势垒高度以及外加偏置条件;②光探测器工作速率受外加偏置影响较大,器件正常工作电压应位于平带电压与击穿电压之间;③平带电压由材料掺杂浓度和电极间距决定的特点具有重要意义;（7）对MSM光探测器在片测试结果进行了深入分析,得出低场暗电流为欧姆传导电流、高场暗电流为SiN介质Fowler-Nordhem隧穿电流的结论,初步解释了单片OEIC光接收机前端噪声偏大的原因,对于今后优化相关工艺条件,改善单片OEIC器件性能具有重要意义。
二、GaAs材料测温系统的研制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、GaAs材料测温系统的研制（论文提纲范文）
（1）半导体材料异变外延穿透位错测量方法及其应用的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 论文的结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 半导体异变外延材料位错及位错表征技术 |
| 2.1 外延层中位错形成机理与演化 |
| 2.1.1 晶体中位错的起源 |
| 2.1.2 异变外延材料中的位错演化 |
| 2.2 位错的影响 |
| 2.3 表征技术 |
| 2.3.1 X射线衍射技术 |
| 2.3.2 光致发光技术 |
| 2.3.3 透射电子显微镜技术 |
| 2.3.4 原子力显微镜技术 |
| 2.3.5 湿法化学腐蚀技术 |
| 2.3.6 电子通道衬度成像技术 |
| 参考文献 |
| 第三章 电子通道衬度成像(ECC)测量方法的研究 |
| 3.1 ECCI的研究背景 |
| 3.2 ECCI的实验条件 |
| 3.3 影响ECCI测量精度的因素 |
| 3.3.1 ECP模式 |
| 3.3.2 衍射向量 |
| 3.3.3 测量电压 |
| 3.4 ECCI方法小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 相关位错表征方法的比较研究 |
| 4.1 关于透射电子显微镜技术适用性的研究 |
| 4.2 关于湿法化学腐蚀技术适用性的研究 |
| 4.3 关于原子力显微镜技术适用性的研究 |
| 4.4 综合判断暨本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 GaAs/Si异变外延台面结构的特性表征 |
| 5.1 GaAs/Si异变外延台面材料结构 |
| 5.2 对GaAs/Si异变外延台面材料位错密度的测量研究 |
| 5.2.1 双晶XRD衍射测量 |
| 5.2.2 光致发光测量 |
| 5.2.3 湿法化学腐蚀测量 |
| 5.2.4 ECCI测量 |
| 5.3 实验结果小结及优化建议 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（2）应用于单纤双向光互连的垂直集成收发一体芯片（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 VCSEL和集成器件的研究现状 |
| 1.3 主要结构与工作安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光通信系统中的VCSEL |
| 2.1 VCSEL的基本结构 |
| 2.1.1 分布式布拉格反射镜 |
| 2.1.2 垂直谐振腔 |
| 2.1.3 有源区设计 |
| 2.1.4 横向限制 |
| 2.2 VCSEL的静态和动态特性 |
| 2.2.1 阈值电流、斜率效率和功率转换效率 |
| 2.2.2 失谐与温度依赖 |
| 2.2.3 小信号调制特性 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 光通信系统中的光电探测器 |
| 3.1 光电探测器的工作原理 |
| 3.2 PIN光电探测器 |
| 3.3 谐振腔增强型光电探测器 |
| 3.4 双腔谐振增强型光电探测器 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 垂直集成器件VCSEL-PINPD |
| 4.1 垂直集成器件VCSEL-PINPD结构与设计过程 |
| 4.2 垂直集成器件VCSEL-PINPD性能研究 |
| 4.3 垂直集成器件VCSEL-PINPD两单元之间的相互影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 VCSEL-PINPD制备和性能研究 |
| 5.1 制备VCSEL-PINPD垂直集成器件的后工艺步骤 |
| 5.2 湿法氧化工艺探究 |
| 5.2.1 湿法氧化工艺的简单介绍 |
| 5.2.2 湿氮氧化工艺的实验装置及操作流程 |
| 5.2.3 湿氮氧化实验探究过程 |
| 5.3 器件测试及性能研究 |
| 5.3.1 集成器件结构描述及有关仿真和理论分析 |
| 5.3.2 验证实验及结果分析 |
| 5.4 改进版实验流程方案 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 垂直集成器件VCSEL-RCEPD |
| 6.1 垂直集成器件VCSEL-RCEPD结构及设计原理 |
| 6.2 垂直集成器件VCSEL-RCEPD性能研究 |
| 6.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 垂直集成器件VCSEL-双腔RCEPD |
| 7.1 垂直集成器件VCSEL-双腔RCEPD结构与设计 |
| 7.2 垂直集成器件VCSEL-双腔RCEPD性能研究及相互影响分析 |
| 7.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 附录 符号和缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的主要科研成果 |
（3）组合脉冲激光致硅材料损伤机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.3.1 激光对半导体材料损伤阈值的研究进展 |
| 1.3.2 激光致半导体材料温升过程的研究进展 |
| 1.3.3 激光对半导体材料打孔的研究进展 |
| 1.3.4 不同脉宽及双脉冲激光致半导体材料损伤的研究 |
| 1.4 本文主要研究工作 |
| 2 硅的性质及激光与半导体相互作用的基本理论 |
| 2.1 单晶硅的结构及其性质 |
| 2.1.1 单晶硅的结构 |
| 2.1.2 硅材料的力学、光学及热物理性质 |
| 2.2 激光与半导体材料相互作用的基本理论 |
| 2.2.1 激光的吸收 |
| 2.2.2 材料的折射率和吸收系数 |
| 2.2.3 半导体材料对激光的吸收 |
| 2.2.4 半导体材料的激光损伤机理 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 组合脉冲激光辐照硅材料过程的温升及应力 |
| 3.1 组合脉冲激光辐照下硅材料温升的测量和计算 |
| 3.1.1 红外测温原理及方法 |
| 3.1.2 实验装置与测量结果 |
| 3.1.3 温度场数值计算模型 |
| 3.1.4 计算结果 |
| 3.2 组合脉冲激光辐照硅材料的应力场 |
| 3.2.1 控制方程 |
| 3.2.2 有限元解法 |
| 3.2.3 材料参数 |
| 3.2.4 计算结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 组合脉冲激光对硅材料的损伤阈值研究 |
| 4.1 三种脉冲激光对硅材料的表面损伤阈值研究 |
| 4.1.1 表面损伤阈值测试装置 |
| 4.1.2 实验结果 |
| 4.1.3 有限元计算 |
| 4.2 毫秒脉冲激光对硅的穿孔阈值研究 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 物理模型 |
| 4.2.3 实验和计算结果 |
| 4.3 组合脉冲激光对硅的穿孔阈值研究 |
| 4.3.1 延迟时间的影响 |
| 4.3.2 纳秒激光能量密度的影响 |
| 4.3.3 与单毫秒脉冲激光作用结果的对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 组合脉冲激光损伤硅材料机理研究 |
| 5.1 损伤形貌分析 |
| 5.1.1 毫秒脉冲激光致硅的表面损伤 |
| 5.1.2 组合脉冲激光致硅的表面损伤 |
| 5.2 损伤机理分析 |
| 5.2.1 纳秒脉冲激光的热力损伤 |
| 5.2.2 毫秒脉冲激光的预热效果 |
| 5.2.3 组合脉冲激光的联合效应 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（4）基于光子增强热电子发射（PETE）的全固态高温太阳能电池技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 太阳能发电及光/热复合利用技术 |
| 1.1.1 太阳能光伏发电技术与光热发电技术 |
| 1.1.2 太阳能光/热复合利用技术前景及面临挑战 |
| 1.2 基于光子增强热电子发射（PETE）效应的新型太阳能电池及相关研究进展 |
| 1.2.1 光子增强热电子发射效应 |
| 1.2.2 国内外相关研究进展 |
| 1.3 本论文的工作 |
| 第二章 全固态高温太阳能电池工作机理及转化效率研究 |
| 2.1 光伏电池高温失效原因分析 |
| 2.2 全固态高温太阳能电池工作机理 |
| 2.3 全固态高温太阳能电池转化效率 |
| 2.3.1 速率平衡模型的建立 |
| 2.3.2 转化效率影响因素研究 |
| 2.4 全固态高温太阳能电池相比真空PETE器件的优势 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 外延层结构及材料参数对全固态高温太阳能电池特性的影响 |
| 3.1 扩散-发射模型的建立 |
| 3.2 载流子输运参数的确定 |
| 3.3 外延层结构对于工作特性的影响 |
| 3.4 材料参数对于电池特性的影响 |
| 3.4.1 势垒层Al组分和掺杂浓度 |
| 3.4.2 吸收层厚度 |
| 3.4.3 吸收层电子扩散长度 |
| 3.4.4 界面复合 |
| 3.5 全固态高温太阳能电池相比普通光伏电池的优势 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 界面复合损失降低和电池结构优化 |
| 4.1 渐变带隙窗口层的工作机制 |
| 4.2 漂移/扩散-发射模型的建立 |
| 4.3 渐变带隙窗口层对电池效率的提升 |
| 4.4 渐变带隙窗口层结构设计和优化 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 全固态高温太阳能电池样件的制备及性能测试 |
| 5.1 全固态高温太阳能电池材料结构设计 |
| 5.2 全固态高温太阳能电池材料生长及表征 |
| 5.2.1 分子束外延法生长GaAs/AlGaAs外延材料 |
| 5.2.2 GaAs/AlGaAs外延材料的表征 |
| 5.3 全固态高温太阳能电池电极制作及封装 |
| 5.3.1 电池电极设计 |
| 5.3.2 电池制作后工艺 |
| 5.4 全固态高温太阳能电池原理验证实验 |
| 5.4.1 光电转化测试及原理验证 |
| 5.4.2 太阳能光/热复合利用系统演示实验 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 下一步工作展望 |
| 6.3 小结 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）一种全光固体扫描器的研制（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.3 几种传统扫描器介绍 |
| 1.4 本文主要任务 |
| 第二章 载流子诱导折射率变化原理 |
| 2.1 带填充效应 |
| 2.2 带隙收缩效应 |
| 2.3 自由载流子吸收 |
| 2.4 各种效应的综合 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 全光固体扫描器芯片的结构设计 |
| 3.1 异质结概述 |
| 3.1.1 异质结的能级结构分析 |
| 3.2 光波导的形成 |
| 3.2.1 平板光波导理论 |
| 3.2.2 GaAs 材料的光学特性 |
| 3.2.3 半导体表面金属掩模设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 扫描器器件相关工艺介绍 |
| 4.1 外延生长工艺 |
| 4.1.1 化学气相沉积 |
| 4.1.2 分子束外延 |
| 4.2 光刻工艺 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 全光固体扫描器器件性能测试 |
| 5.1 光学模拟实验测试 |
| 5.2 实验平台搭建及器件性能测试 |
| 5.2.1 扫描器芯片对信号光偏转角度的测试 |
| 5.2.2 扫描器出射端面光斑模式的测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）透射式变掺杂GaAs光电阴极及其在微光像增强器中应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 1. 绪论 |
| 1.1 光电阴极概述 |
| 1.2 透射式变掺杂GaAs光电阴极国内外研究现状 |
| 1.2.1 透射式变掺杂GaAs光电阴极光电发射理论 |
| 1.2.2 透射式变掺杂GaAs光电阴极材料结构 |
| 1.2.3 透射式变掺杂GaAs光电阴极材料外延层生长工艺 |
| 1.2.4 透射式变掺杂GaAs光电阴极激活工艺 |
| 1.2.5 透射式变掺杂GaAs光电阴极研究现状及发展趋势 |
| 1.3 透射式变掺杂GaAs光电阴极微光像增强器应用 |
| 1.3.1 微光像增强器概述 |
| 1.3.2 微光像增强器国内外研究情况 |
| 1.3.3 透射式变掺杂GaAs光电阴极微光像增强器的现状与发展趋势 |
| 1.4 本文研究的背景和意义 |
| 1.5 本文研究的主要工作 |
| 2. 透射式变掺杂GaAs光电阴极材料及组件的制备与评价 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 透射式变掺杂GaAs光电阴极材料 |
| 2.2.1 透射式变掺杂GaAs光电阴极材料结构 |
| 2.2.2 透射式变掺杂GaAs光电阴极材料的生长 |
| 2.3 透射式变掺杂GaAs光电阴极材料的电化学C-V测试结果与评价 |
| 2.3.1 电化学C-V测试系统 |
| 2.3.2 阴极材料的电化学C-V测试结果 |
| 2.3.3 阴极材料的电化学C-V测试评价 |
| 2.4 透射式变掺杂GaAs光电阴极材料的X射线测试结果与评价 |
| 2.4.1 X射线测试系统 |
| 2.4.2 阴极材料的X射线测试结果 |
| 2.4.3 阴极材料的X射线测试评价 |
| 2.5 透射式变掺杂GaAs光电阴极组件 |
| 2.5.1 透射式变掺杂GaAs光电阴极组件结构 |
| 2.5.2 GaAs光电阴极组件的X射线测试结果与评价 |
| 2.6 本章小结 |
| 3. 透射式变掺杂GaAs光电阴极组件的光学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 透射式变掺杂GaAs光电阴极光学性能的理论模型 |
| 3.2.1 材料光学常数 |
| 3.2.2 光学性能计算 |
| 3.3 透射式变掺杂GaAs光电阴极光学性能测试 |
| 3.3.1 光学性能测试系统 |
| 3.3.2 反射率和透射率光谱测试 |
| 3.4 透射式变掺杂GaAs光电阴极的光学性能拟合与评价 |
| 3.4.1 反射率和透射率光谱拟合 |
| 3.4.2 光学性能评价 |
| 3.5 本章小结 |
| 4. 透射式变掺杂GaAs光电阴极自动激活系统及工艺优化研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 透射式变掺杂GaAs光电阴极自动激活系统结构 |
| 4.3 透射式变掺杂GaAs光电阴极自动激活系统硬件设计 |
| 4.3.1 微弱信号检测与采集单元 |
| 4.3.2 系统控制与反馈单元 |
| 4.4 透射式变掺杂GaAs光电阴极自动激活系统软件设计 |
| 4.4.1 透射式变掺杂GaAs光电阴极自动激活策略 |
| 4.4.2 激活控制 |
| 4.4.3 测试分析 |
| 4.5 透射式变掺杂GaAs光电阴极工艺优化研究 |
| 4.5.1 人工激活工艺 |
| 4.5.2 自动激活工艺 |
| 4.5.3 自动激活与人工激活对比性实验 |
| 4.5.4 透射式变掺杂GaAs光电阴极的激活与光谱响应在线测试实验 |
| 4.6 本章小结 |
| 5. 透射式变掺杂GaAs光电阴极的光谱响应研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 透射式变掺杂GaAs光电阴极量子效率理论模型 |
| 5.2.1 透射式变掺杂阴极量子效率公式推导 |
| 5.2.2 透射式变掺杂阴极量子效率公式修正 |
| 5.3 透射式变掺杂GaAs光电阴极光谱响应曲线拟合与分析 |
| 5.3.1 实验光谱响应曲线拟合 |
| 5.3.2 国外光谱响应曲线拟合 |
| 5.4 本章小结 |
| 6. 透射式变掺杂GaAs光电阴极的应用研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 微光像增强器工作原理 |
| 6.2.1 透射式变掺杂GaAs光电阴极 |
| 6.2.2 微通道板 |
| 6.2.3 荧光屏 |
| 6.3 微光像增强器的性能参数 |
| 6.3.1 灵敏度 |
| 6.3.2 分辨力 |
| 6.3.3 等效背景照度 |
| 6.3.4 亮度增益 |
| 6.3.5 调制传递函数 |
| 6.3.6 使用寿命 |
| 6.3.7 光晕 |
| 6.4 微光像增强器的光谱灵敏度性能评估 |
| 6.4.1 灵敏度和光谱响应性能监测 |
| 6.4.2 冲击试验 |
| 6.4.3 振动试验 |
| 6.4.4 高温试验 |
| 6.4.5 低温试验 |
| 6.5 本章小结 |
| 7. 结束语 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 有待进一步解决的问题 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）基于光纤传感技术的油浸式电力变压器状态多参量在线检测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题意义及出发点 |
| 1.2 变压器状态检测技术国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 变压器内部温度检测技术 |
| 1.2.2 变压器油中溶解气体检测技术 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 电力变压器故障的温度特性及产气特征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电力变压器故障的温度特性 |
| 2.2.1 变压器结构分析 |
| 2.2.2 变压器内部损耗与散热分析 |
| 2.2.3 变压器主要过热故障及温度特性 |
| 2.3 电力变压器故障及特征气体 |
| 2.3.1 变压器油中气体产生原理 |
| 2.3.2 变压器油中气体的溶解 |
| 2.3.3 变压器故障与油中气体关系 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 电力变压器内部温度在线检测新技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光纤半导体温度传感原理及特性分析 |
| 3.2.1 半导体材料的光学性质 |
| 3.2.2 半导体温度传感模型 |
| 3.3 光纤半导体温度传感系统设计及关键技术分析 |
| 3.3.1 传感系统总体结构 |
| 3.3.2 系统光源及特性分析 |
| 3.3.3 新型GaAs传感探头设计及特性分析 |
| 3.3.4 光纤与GaAs薄片耦合分析 |
| 3.3.5 多模光纤特性分析 |
| 3.3.6 激光解调技术及系统设计 |
| 3.4 光纤半导体温度传感系统实验分析 |
| 3.4.1 吸收光谱检测(验证)实验 |
| 3.4.2 温度检测精确度试验 |
| 3.4.3 温度检测稳定性实验 |
| 3.4.4 温度检测响应特性实验 |
| 3.4.5 干扰环境下温度测量实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 光谱吸收式电力变压器油中气体检测新技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 气体分子吸收光谱理论分析 |
| 4.2.1 气体分子选择吸收理论 |
| 4.2.2 吸收谱线线型和线宽 |
| 4.2.3 吸收谱线强度分布 |
| 4.2.4 分子吸收光谱数据库(HITRAN)及吸收谱线 |
| 4.3 光谱吸收式气体传感模型 |
| 4.3.1 Beer-Lambert定律 |
| 4.3.2 开放式气体差分检测模型 |
| 4.3.3 单一光源多组分气体检测模型 |
| 4.3.4 气体多参数检测模型 |
| 4.4 检测系统设计及关键技术分析 |
| 4.4.1 系统光源及分析 |
| 4.4.2 新型结构气室设计 |
| 4.4.3 光电探测器及分析 |
| 4.4.4 标准配气设备 |
| 4.5 气体检测系统实验研究及分析 |
| 4.5.1 气体差分检测系统 |
| 4.5.2 单光源多组分气体检测系统 |
| 4.5.3 多参数(浓度、温度)气体检测系统 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 电力变压器油中微量气体高灵敏度检测研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 微量气体光声光谱检测理论 |
| 5.2.1 光的吸收 |
| 5.2.2 声波的激发 |
| 5.2.3 光声信号谐波检测模型 |
| 5.2.4 系统噪声及光声池优化设计分析 |
| 5.3 腔内增强吸收式微量气体检测理论 |
| 5.3.1 腔内激光传输特性分析 |
| 5.3.2 衰荡时间与浓度检测模型 |
| 5.3.3 腔内气体浓度测量灵敏度 |
| 5.3.4 模式匹配方式 |
| 5.4 光声光谱式高灵敏度多组分气体检测系统设计及分析 |
| 5.4.1 光源的选择及特性分析 |
| 5.4.2 新型光声池的设计 |
| 5.4.3 光声信号探测系统分析及选用 |
| 5.5 腔增强式高灵敏度气体检测系统设计及分析 |
| 5.5.1 信号可调节电路设计及光源特性分析 |
| 5.5.2 新型调谐式谐振腔吸收池设计及分析 |
| 5.5.3 高性能采集电路(采集卡)选用及分析 |
| 5.6 微量气体高灵敏度检测实验研究及分析 |
| 5.6.1 光声光谱系统调制幅度测量实验 |
| 5.6.2 光声光谱式多组分气体高灵敏度测量实验 |
| 5.6.3 腔增强吸收式乙炔气体吸收谱线实验 |
| 5.6.4 腔增强吸收式衰荡时间测量实验 |
| 5.6.5 腔增强吸收式气体高灵敏度检测实验 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 全文总结和研究展望 |
| 6.1 全文工作和总结 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 本文研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文、申请专利情况及参加的科研工作 |
| 攻读博士学位期间获得的奖励 |
| 致谢 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（8）高压设备温度无线监控系统的研制（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 课题的背景和意义 |
| 1.2 国内外现状与发展趋势 |
| 1.3 课题来源和本文的主要研究工作 |
| 1.4 本文的结构安排 |
| 第二章 相关基础理论 |
| 2.1 嵌入式系统 |
| 2.1.1 嵌入式系统的硬件 |
| 2.1.2 嵌入式系统的软件 |
| 2.2 温度传感技术 |
| 2.2.1 非接触式温测温技术 |
| 2.2.2 接触式测温技术 |
| 2.3 无线通信 |
| 2.3.1 调制技术 |
| 2.3.2 扩频和多路接入技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 系统总体设计 |
| 3.1 系统需求分析 |
| 3.1.1 测温网络的设计要求和指标 |
| 3.1.2 监控平台的设计需求 |
| 3.2 系统总体设计 |
| 3.2.1 系统硬件总体设计 |
| 3.2.2 系统软件总体设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 硬件设计 |
| 4.1 网络设计 |
| 4.2 节点设计 |
| 4.2.1 嵌入式片上系统 |
| 4.2.2 温度采集模块 |
| 4.2.3 电源模块 |
| 4.2.4 射频模块 |
| 4.2.5 其他硬件部分 |
| 4.3 硬件优化设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 软件设计 |
| 5.1 软件框架设计 |
| 5.2 通信协议 |
| 5.2.1 无线节点通信协议 |
| 5.2.2 上下位机通信协议 |
| 5.3 无线网络节点软件设计 |
| 5.3.1 开发环境 |
| 5.3.2 程序流程 |
| 5.4 监控端软件设计 |
| 5.4.1 开发环境 |
| 5.4.2 界面设计 |
| 5.4.3 数据库结构 |
| 5.4.4 程序流程 |
| 5.5 程序优化 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 系统调试与分析 |
| 6.1 系统测试环境 |
| 6.2 监控端软件的使用 |
| 6.3 系统测试结果与分析 |
| 6.3.1 能耗测试 |
| 6.3.2 通信距离测试 |
| 6.3.3 系统高负荷压力测试 |
| 6.3.4 网络结构验证 |
| 6.3.5 障碍物环境通信测试 |
| 6.3.6 异常测试 |
| 6.3.7 干扰环境测试 |
| 6.4 关键问题的解决 |
| 6.4.1 终端节点存在的问题及解决 |
| 6.4.2 协调器存在的问题及解决 |
| 6.5 总结与展望 |
| 结束语 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 1：整体电路原理图 |
| 个人简历，在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（9）半导体吸收式光纤温度传感系统研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 光纤温度传感器研究现状 |
| 1.2.2 半导体吸收式光纤温度传感器研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第二章 半导体的光吸收和光纤温度传感系统模型 |
| 2.1 半导体光吸收 |
| 2.1.1 光学常数 |
| 2.1.2 半导体的光吸收 |
| 2.1.3 直接跃迁和间接跃迁 |
| 2.1.4 禁带宽度与温度关系 |
| 2.2 GaAs 温度传感器机理 |
| 2.3 半导体吸收式光纤温度传感系统模型 |
| 2.3.1 光源建模 |
| 2.3.2 光电检测器建模 |
| 2.3.3 基本系统建模 |
| 第三章 传感器测温方案 |
| 3.1 常见补偿方案 |
| 3.1.1 双光路补偿 |
| 3.1.2 双光源补偿 |
| 3.1.3 双光源+双光路补偿 |
| 3.2 传感器探头结构 |
| 3.2.1 透射式探头 |
| 3.2.2 反射式探头 |
| 3.3 本文采用的测温方案 |
| 第四章 传感系统设计 |
| 4.1 器件介绍 |
| 4.1.1 GaAs 温度探头 |
| 4.1.2 系统光源 |
| 4.1.3 传光光纤 |
| 4.1.4 光检测器 |
| 4.2 系统设计 |
| 4.2.1 LED 驱动电路设计 |
| 4.2.2 接收电路设计 |
| 4.2.3 软件设计 |
| 第五章 实验分析 |
| 5.1 GaAs 透射特性实验 |
| 5.2 传感系统实验 |
| 5.2.1 基础系统实验 |
| 5.2.2 光路补偿后的系统实验 |
| 5.2.3 误差分析 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的学术论文和参加科研情况 |
（10）5Gb/s GaAs MSM/PHEMT单片光电子集成（OEIC）接收机前端（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 单片OEIC研究进展 |
| 1.2.1 单片OEIC光发射机 |
| 1.2.2 单片OEIC光接收机 |
| 1.3 课题来源及本论文的主要工作 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 本论文的主要工作 |
| 第二章 GaAs金属-半导体-金属光探测器 |
| 2.1 GaAs材料特性 |
| 2.2 MSM光探测器电流输运理论 |
| 2.2.1 热电子发射理论 |
| 2.2.2 MSM光探测器的热电子发射模型 |
| 2.3 响应度 |
| 2.4 带宽 |
| 2.4.1 本征电容 |
| 2.4.2 渡越时间 |
| 2.5 SiN介质薄膜的电流传导机制 |
| 2.6 MSM光探测器设计及流片 |
| 2.6.1 材料、结构及工艺设计 |
| 2.6.2 台面形成工艺 |
| 2.6.2.1 台面形成工艺的重要性 |
| 2.6.2.2 反应离子刻蚀形成MSM光探测器台面 |
| 2.6.3 插指电极金属化及剥离工艺 |
| 2.6.4 空气桥工艺 |
| 2.7 MSM光探测器性能测试 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 GaAs PHEMT器件 |
| 3.1 PHEMT器件发展历程 |
| 3.2 PHEMT器件结构及工作模式 |
| 3.3 PHEMT器件工艺流程设计及流片 |
| 3.3.1 工艺流程及版图 |
| 3.3.2 关键工艺 |
| 3.3.2.1 源、漏欧姆接触 |
| 3.3.2.2 肖特基势垒 |
| 3.4 PHEMT器件电学参数 |
| 3.4.1 电学参数在片测试系统 |
| 3.4.2 I-V特性 |
| 3.4.3 小信号交流特性 |
| 3.4.4 噪声特性 |
| 3.5 PHEMT器件偏置点 |
| 3.6 本章小节 |
| 第四章 分布式前置放大器 |
| 4.1 分布式前置放大器基本原理 |
| 4.2 分布式前置放大器设计 |
| 4.2.1 增益和带宽 |
| 4.2.1.1 Cascode结构 |
| 4.2.1.2 相位匹配 |
| 4.2.1.3 传输线终端负载 |
| 4.2.2 噪声 |
| 4.2.3 时域性能 |
| 4.2.4 版图设计及电磁场模拟 |
| 4.3 分布式前置放大器工艺流程设计及流片 |
| 4.4 分布式前置放大器性能测试 |
| 4.5 本章小节 |
| 第五章 单片OEIC光接收机前端 |
| 5.1 单片OEIC光接收机前端设计 |
| 5.1.1 单片OEIC光接收机前端结构 |
| 5.1.2 噪声分析 |
| 5.1.3 电路模拟 |
| 5.2 单片OEIC光接收机前端工艺流程设计及流片 |
| 5.3 单片OEIC光接收机前端性能测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻博期间取得的研究成果 |
四、GaAs材料测温系统的研制（论文参考文献）
- [1]半导体材料异变外延穿透位错测量方法及其应用的研究[D]. 王臻. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]应用于单纤双向光互连的垂直集成收发一体芯片[D]. 位祺. 北京邮电大学, 2020
- [3]组合脉冲激光致硅材料损伤机理研究[D]. 吕雪明. 南京理工大学, 2018(06)
- [4]基于光子增强热电子发射（PETE）的全固态高温太阳能电池技术研究[D]. 杨阳. 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所), 2015(05)
- [5]一种全光固体扫描器的研制[D]. 范森. 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）, 2013(06)
- [6]透射式变掺杂GaAs光电阴极及其在微光像增强器中应用研究[D]. 石峰. 南京理工大学, 2013(04)
- [7]基于光纤传感技术的油浸式电力变压器状态多参量在线检测研究[D]. 陈霄. 山东大学, 2012(12)
- [8]高压设备温度无线监控系统的研制[D]. 陈雁冰. 福州大学, 2010(06)
- [9]半导体吸收式光纤温度传感系统研究[D]. 陈辉. 华北电力大学（河北）, 2010(05)
- [10]5Gb/s GaAs MSM/PHEMT单片光电子集成（OEIC）接收机前端[D]. 焦世龙. 电子科技大学, 2008(04)