半导体光电技术

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇半导体光电技术范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

半导体光电技术范文第1篇

瞬态光伏技术（TPV）能够有效探索半导体功能材料中光生电荷的输运性质，是一种无损检测技术。简述了利用瞬态光伏技术探索半导体功能材料的光电性质，包括分析功能材料的类型、载流子的传输方向、载流子的寿命、分离效率等信息，这对我们理解半导体功能材料的各种光物理过程是非常有益的。

关键词：

瞬态光伏技术；光生电荷；光生电子-空穴对；光生载流子

瞬态光伏技术是微区扫描技术中表面光电压的一种。表面光电压就是半导体的光伏效应，当半导体的表面被大于其带隙能的光照射时，半导体价带（VB）中的电子由于吸收了光子的能量，跃迁到半导体导带（CB），价带中留下空穴，产生光生电子-空穴对，这种光生电荷的空间分离产生的电势差为光伏效应，W.G.Adams在1876年最先观察到这一现象。1948年以后，半导体领域的开拓使得光伏效应成为一种检测手段，并应用于半导体材料特征参数的表征上。不同于稳态表面光电压（SPS）检测在连续波长的光激发下的光生载流子（电子或空穴）的分离结果，瞬态光伏技术检测的是在极短的光（纳秒ns或飞秒fs级别）激发后的光生载流子的产生、分离、复合等一系列动力学行为。

1瞬态光伏技术的发展

瞬态光伏的说法源于英文Transientphotovoltage。这种检测方法也有许多其他的表达方式，如时间分辨光伏等。最早利用瞬态光伏技术的是E.O.Johanson［1］，1957年Johnson通过此技术探索了多种半导体中少数载流子的寿命。瞬态光伏技术的发展依赖检测仪器中光源的使用，Johnson采用的光源为电火花隙（Sparkgap），它的时间分辨率在微秒范围内。J.Hlavka和R.Svehla［2］使用发光二极管作为光源，将测试装置从等效电路上进行分析，得到的时间分辨率为100ns。这一技术的改进对未来瞬态光伏技术的迅速发展起到了至关重要的推动作用。随着具有超快时间分辨率的脉冲激光器作为光源，瞬态光伏的时间分辨率也逐渐提高，在各类型的半导体材料中都有应用，探索这些半导体材料的光电性质，获得了很多优异的成果。例如2004年，B.Mahrov等人研究了空穴导体CuSCN等和电子导体TiO2等的瞬态光伏，分析得知不同的半导体类型（空穴或电子导体）导致了电荷注入方式不同［3］。

在利用瞬态光伏技术作为研究手段的工作中，德国Th.Dittrich研究小组获得了令人瞩目的成绩。他们不仅检测到时间分辨率为纳秒级的光伏结果，同时研究了不同类型半导体材料的瞬态光伏性质，建立了多种模型［4］。V.Duzhko博士在低电导材料方面也做了大量的工作，从单一的Si器件到现在的复杂器件，如染料敏化的TiO2器件、量子点电池器件等［5］。此外，瑞士的AndersHagfeldt小组［6］，英国的BrianC.O'Regan小组［7］和日本的KunioAwaga小组［8］也对半导体材料的瞬态光伏性质有卓越的研究。在国内复旦大学应用表面物理国家重点实验室的侯晓远教授课题组和吉林大学光化学与光物理实验室的王德军教授领导的科研小组对瞬态光伏技术的研究都取得非常好的研究成果。侯晓远教授课题组从有机薄膜半导体等瞬态光伏结果发现了极快激子解离过程［9］。王德军教授课题组在研究功能半导体材料，如TiO2、ZnO、Fe3O4、BiVO4等新兴的半导体材料的瞬态光电性质有重要发现［10-13］。

2瞬态光伏技术的装置及获得的信息

理想的光伏测试技术可以调节不同的参数对半导体功能材料进行测试，例如，调节系统的温度、压力、气氛等一系列参数，也可以选择不同的光源（连续光源或者脉冲激光源）进行瞬态光伏（时间分辨的光电压）的测量，如图1a中所示。作为一种无损检测设备，瞬态光伏系统的搭建通常是按照图1b中的简图自组装搭建。光源为脉冲激光器，测试过程中经过衰减的激光可以通过渐变圆形中性滤光片进行调节，衰减后的激光通过反光镜直接照射到样品池中。样品池的被测信号经过信号放大器，由数字示波器进行检测记录。光生电荷的产生是一个极其快速的过程，相比之下，光生电荷载流子的分离、扩散、转移和复合则较慢，一般时间分辨率在纳秒、微秒甚至更长的时间，光生载流子在不同时间分辨率内的传输动力学行为对半导体功能材料的活性有着重要的影响。例如，半导体的光电转换效率就受到半导体光生电子空穴对的分离程度影响；光生载流子的传输方向影响功能材料的性质及其应用；同时光生载流子的寿命及其具有的能量可以决定体系的氧化还原性等。因此，通过瞬态光伏技术可以获得半导体功能材料光生电荷的分离效率、获得光生载流子（电子或空穴）的扩散方向、光生载流子的扩散寿命等微观动力学信息。通过这些信息，我们可以分析半导体功能材料的物理化学性质，以及这些性质与材料活性之间的关系，这对进一步提高和优化功能材料的性能是非常重要的。

3瞬态光伏获得材料类型和载流子传输方向

利用瞬态光伏技术可以判断功能材料的类型。例如图2所示，2a中为n型Si的瞬态光伏谱图。它显示当材料的表面受到光照以后，n型半导体的瞬态光伏信号为正，光生电子向材料的体相迁移，光生空穴向表面迁移，并在表面大量聚集，因此表现为正信号。2b中p型Si的瞬态光伏信号为负。当p型材料受到光激发以后，光生电子向材料的表面移动，光生空穴向体相移动，因此信号为负［14］。

4瞬态光伏技术比较材料的分离效率及寿命

利用瞬态光伏技术可以分析半导体功能材料的光生电荷分离效率和光生载流子的扩散寿命。在光催化应用中，光生载流子的分离效率及寿命影响着催化剂的活性。光生电子-空穴对的分离效率越高，载流子的寿命越长，说明在光催化降解过程中参与氧化还原反应的载流子越多，催化活性越高。如在C掺杂的TiO2材料（C-TiO2）中［10］，不同的煅烧温度获得的样品，由于光电性质的不同，催化活性具有明显差异。如图3a所示，瞬态光伏信号在最大值处（P2峰）归因于光生电荷载流子的扩散，与P25的瞬态光电压曲线相比，在130℃、150℃、180℃煅烧温度制备下C掺杂TiO2样品P2峰位的响应时间分别是19ms、32ms、30ms，C的掺杂使得样品的扩散光伏寿命明显延长，说明C-TiO2的光生载流子的分离效率更高，光生载流子的复合更慢，因此有更多的载流子参与光催化的氧化还原反应，催化活性更高，如图3b。

5瞬态光伏技术的未来及展望

半导体光电技术范文第2篇

关键词：太阳能光电转换；半导体制冷制热;节能

中图分类号：TE08文献标识码： A

引 言

太阳能半导体结合板是利用半导体珀尔帖效应，将半导体材料组成P-N结，通入直流电来制冷或制热的热电效应[1]。太阳光最强的时候，气温最高，太阳能光电转换板输出的电能与半导体制冷所需电能具有很好的一致性[2]。

半导体制冷技术始于50年代，制冷系数随着制冷技术的发展由50 年代初的0.9提升至“2.5¯2.8”[3]。2008年中国光伏电池产量达到2000MW，位居世界第一[4]。中国科学院确定了2015年分布式利用、2025年替代利用、2035年规模利用三个阶段目标[5]。太阳能制冷技术包括主动制冷和被动制冷,主动式太阳能制冷因其可操作性强成为了研究热点[6]。

清华大学金刚善等人[7]利用太阳能对制冷制热元件模块化处理，但未对太阳能发电系统与半导体制冷系统的结合方式进行研究。东南大学张鸣等人[8]分析了半导体热电制冷的性能、最佳制冷系数工况以及耗能。埃及太阳能研究中心的N．M．Khattab[9]研究太阳能温差发电驱动热电制冷的运行，分析了热电转换的可行性，计算太阳能发电与半导体热电制冷的最适比。

国内外目前对太阳能制冷制热系统的研究多集中在理论研究方面，对系统的实验研究、市场化推广及实用性方面研究较少。就此本文研制一种将太阳能光电转换板与半导体制冷（制热）片有效结合，以百叶窗的形式调节室内温度的太阳能半导体空调窗，以减少电能消耗。

1 太阳能-半导体制冷（制热）结合百叶窗的制作结构

以沈阳地区15的朝南房间为例，窗体结构设为1500mm×1800mm，窗墙比为0.5，室外阳台为1500mm×400mm，夏季所需冷负荷50w/。根据窗户面积2.25及窗台面积0.6确定太阳能电池板最大使用面积。太阳能电池板选用APM36M50W型，通过串联最大可提供130V、3A的电量。根据电量选择TES1-07103型制冷片，其电压为5V，电流为3A，制冷功率为14.4W,串联使用制成半导体板。百叶窗的半导体板共三条，每条串联制冷片17片，制冷功率约为250W。

太阳能半导体结合百叶窗主要包括太阳能电池板，半导体制冷制热板，蓄电池和变压器。半导体板在百叶窗内的上端，共三条；太阳能光电板在半导体板下方，共十条，通过转动达到遮阳效果。白天太阳能提供部分电能，阴天或傍晚外接电源负担全部电能。由于过渡季节负荷较小，可实现太阳能完全担负所需电量。冬夏季节转换时，将半导体制冷板翻转，使制热端转向室内，下方太阳能板无需翻转，实现冬夏制热制冷的转换。

图1太阳能半导体结合百叶窗的结构示意图

2 实验仪器设备与测试分析

2.1 太阳能半导体室内环境调节窗性能测验

实验取沈阳地区9朝南房间，计算所需制冷量为450W。将9片TEC1-12706型制冷片并联，通过开关电源连接220V交流电。制冷片由导热硅胶连接导冷片及散热片，将冷端置于室内，热端置于窗外。将温度表置于距地1.5m人体活动区域，记录一天中每小时室内温度，并同时测量正常开窗通风房间室内温度，进行对比。

2.2 室内能耗及效率计算

实验对小空间温度进行测量，以对比分析太阳能半导体制冷系统制冷效果；能耗计算以沈阳地区15的朝南房间为标准，充分分析计算建筑室内实际能耗。实验房间与典型房间制冷设计标准相同，制冷量为50W/。太阳能板担负系统能耗效率计算公式为：

η=Us/U×100％（1）

式中，η为半导体制冷时太阳能所能担负的百分比，Us为太阳能电池板所提供的电压，V；U为系统运行所耗总电压，V。

3 结果与分析

3.1 室内温度变化与分析

经测试得正常开窗通风房间内温度最大值为30℃，最小值为26℃。经半导体制冷的房间最大温度为28℃，最小温度为25.8℃。21时以后，半导体制冷效果明显下降；0时至次日5时，制冷房间与通风房间温度区别不大，甚至相等。由测试数据可知，白天室外空气温度高，太阳能半导体制冷对室内空气有显著降温作用；夜间由于昼夜温差较大，相对于半导体制冷，自然通风不但能调节室温，改善室内空气品质，而且大大节约能源。

图2室内温度变化曲线图

3.2 室内能耗分析

太阳能电池板经串联最大提供130V电压，3.16A电流。通常1匹压缩机的电功率735W，并且由于风扇及其他电机耗电，1匹的空调机组电功率可达1000W，每小时耗电约1度。根据能耗效率计算，太阳能最大负担45％的耗电量，每小时节电0.45度。过渡季节所需负荷小，太阳能电池板可担负所需全部电能，无需外接电源。

4 结论

1）太阳能半导体室内环境调节窗上部为半导体制冷制热板，下部为太阳能电池板，能有效吸收太阳能，减少窗台及窗框遮挡。冬夏季节只需翻转半导体板来进行冷热转换，可根据需要旋转太阳能板，达到百叶窗作用。

2）太阳能半导体室内环境调节窗能有效降低夏季室内温度，在白天最大能降低室内2℃；在夜间，由于室外昼夜温差大，半导体制冷效果与通过开窗自然通风效果相近。根据节能要求，太阳能半导体室内环境调节窗在白天使用时室内降温效果明显；在夜间，利用自然通风调节室内空气温度，节能环保。

3）太阳能光电转换电能在冬夏季节最大承担室内半导体制冷所需能耗的45％，每小时可节电0.45度，用电高峰时可有效分担室内电能消耗；在春秋季节所需负荷小，太阳能可负担全部能耗。

参考文献

[1] 徐德胜．半导体制冷与应用技术[M]．上海交通大学出版社，1992．

[2] 沈辉，曾祖勤．太阳能光伏发电技术[M]．化学工业出版社．2009,12.

[3] 钟承尧 ,严世胜.太阳能半导体空调的应用前景[J].海南大学学报自然科学版，2000,18（6），123-125.

[4] 王长贵.中国光伏产业发展现状与挑战[J]．新材料产业．2009，9：16-20.

[5] 王林. 太阳能空调的研究发展和应用[J].阳光下的现代未来.

[6] 王如竹，代彦军．太阳能制冷[M]．北京：化学工业出版社，2007，4-7.

[7] 金刚善．太阳能半导体制冷／制热系统的实验研究[D]．清华大学．2004，6：45-70.

半导体光电技术范文第3篇

关键词：电子科学与技术；实验教学体系；微电子人才

作者简介：周远明（1984-），男，湖北仙桃人，湖北工业大学电气与电子工程学院，讲师；梅菲（1980-），女，湖北武汉人，湖北工业大学电气与电子工程学院，副教授。（湖北 武汉 430068）

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）29-0089-02

电子科学与技术是一个理论和应用性都很强的专业，因此人才培养必须坚持“理论联系实际”的原则。专业实验教学是培养学生实践能力和创新能力的重要教学环节，对于学生综合素质的培养具有不可替代的作用，是高等学校培养人才这一系统工程中的一个重要环节。[1，2]

一、学科背景及问题分析

1.学科背景

21世纪被称为信息时代，信息科学的基础是微电子技术，它属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术”。微电子技术一般是指以集成电路技术为代表，制造和使用微小型电子元器件和电路，实现电子系统功能的新型技术学科，主要涉及研究集成电路的设计、制造、封装相关的技术与工艺。[3]由于实现信息化的网络、计算机和各种电子设备的基础是集成电路，因此微电子技术是电子信息技术的核心技术和战略性技术，是信息社会的基石。此外，从地方发展来看，武汉东湖高新区正在全力推进国家光电子信息产业基地建设，形成了以光通信、移动通信为主导，激光、光电显示、光伏及半导体照明、集成电路等竞相发展的产业格局，电子信息产业在湖北省经济建设中的地位日益突出，而区域经济发展对人才的素质也提出了更高的要求。

湖北工业大学电子科学与技术专业成立于2007年，完全适应国家、地区经济和产业发展过程中对人才的需求，建设专业方向为微电子技术，毕业生可以从事电子元器件、集成电路和光电子器件、系统（激光器、太能电池、发光二极管等）的设计、制造、封装、测试以及相应的新产品、新技术、新工艺的研究与开发等相关工作。电子科学与技术专业自成立以来，始终坚持以微电子产业的人才需求为牵引，遵循微电子科学的内在客观规律和发展脉络，坚持理论教学与实验教学紧密结合，致力于培养基础扎实、知识面广、实践能力强、综合素质高的微电子专门人才，以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。

2.存在的问题与影响分析

电子科学与技术是一个理论和应用性都很强的专业，因此培养创新型和实用型人才必须坚持“理论联系实际”的原则。要想培养合格的应用型人才，就必须建设配套的实验教学平台。然而目前人才培养有“产学研”脱节的趋势，学生参与实践活动不论是在时间上还是在空间上都较少。建立完善的专业实验教学体系是电子科学与技术专业可持续发展的客观前提。

二、建设思路

电子科学与技术专业实验教学体系包括基础课程实验平台和专业课程实验平台。基础课程实验平台主要包括大学物理实验、电子实验和计算机类实验；专业课程实验平台即微电子实验中心，是本文要重点介绍的部分。在实验教学体系探索过程中重点考虑到以下几个方面的问题：

第一，突出“厚基础、宽口径、重应用、强创新”的微电子人才培养理念。微电子人才既要求具备扎实的理论基础（包括基础物理、固体物理、器件物理、集成电路设计、微电子工艺原理等），又要求具有较宽广的系统知识（包括计算机、通信、信息处理等基础知识），同时还要具备较强的实践创新能力。因此微电子实验教学环节强调基础理论与实践能力的紧密结合，同时兼顾本学科实践能力与创新能力的协同训练，将培养具有创新能力和竞争力的高素质人才作为实验教学改革的目标。

第二，构建科学合理的微电子实验教学体系，将“物理实验”、“计算机类实验”、“专业基础实验”、“微电子工艺”、“光电子器件”、“半导体器件课程设计”、“集成电路课程设计”、“微电子专业实验”、“集成电路专业实验”、“生产实习”和“毕业设计”等实验实践环节紧密结合，相互贯通，有机衔接，搭建以提高实践应用能力和创新能力为主体的“基本实验技能训练实践应用能力训练创新能力训练”实践教学体系。

第三，兼顾半导体工艺与集成电路设计对人才的不同要求。半导体的产业链涉及到设计、材料、工艺、封装、测试等不同领域，各个领域对人才的要求既有共性，也有个性。为了扩展大学生知识和技能的适应范围，实验教学必须涵盖微电子技术的主要方面，特别是目前人才需求最为迫切的集成电路设计和半导体工艺两个领域。

第四，实验教学与科学研究紧密结合，推动实验教学的内容和形式与国内外科技同步发展。倡导教学与科研协调发展，教研相长，鼓励教师将科研成果及时融化到教学内容之中，以此提升实验教学质量。

三、建设内容

微电子是现代电子信息产业的基石，是我国高新技术发展的重中之重，但我国微电子技术人才紧缺，尤其是集成电路相关人才严重不足，培养高质量的微电子技术人才是我国现代化建设的迫切需要。微电子学科实践性强，培养的人才需要具备相关的测试分析技能和半导体器件、集成电路的设计、制造等综合性的实践能力及创新意识。

电子科学与技术专业将利用经费支持建设一个微电子实验教学中心，具体包括四个教学实验室：半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析实验室、微电子器件和集成电路性能参数测试与应用实验室、集成电路设计实验室、科技创新实践实验室。使学生具备半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析、微电子器件、光电器件参数测试与应用、集成电路设计、LED封装测试等方面的实践动手和设计能力，巩固和强化现代微电子技术和集成电路设计相关知识，提升学生在微电子技术领域的竞争力，培养学生具备半导体材料、器件、集成电路等基本物理与电学属性的测试分析能力。同时，本实验平台主要服务的本科专业为“电子科学与技术”，同时可以承担“通信工程”、“电子信息工程”、“计算机科学与技术”、“电子信息科学与技术”、“材料科学与工程”、“光信息科学与技术”等10余个本科专业的部分实践教学任务。

（1）半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析实验室侧重于半导体材料基本属性的测试与分析方法，目的是加深学生对半导体基本理论的理解，掌握相关的测试方法与技能，包括半导体材料层错位错观测、半导体材料电阻率的四探针法测量及其EXCEL数据处理、半导体材料的霍尔效应测试、半导体少数载流子寿命测量、高频MOS C-V特性测试、PN结显示与结深测量、椭偏法测量薄膜厚度、PN结正向压降温度特性实验等实验项目。完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时等。

（2）微电子器件和集成电路性能参数测试与应用实验室侧重于半导体器件与集成电路基本特性、微电子工艺参数等的测试与分析方法，目的是加深学生对半导体基本理论、器件参数与性能、工艺等的理解，掌握相关的技能，包括器件解剖分析、用图示仪测量晶体管的交（直）流参数、MOS场效应管参数的测量、晶体管参数的测量、集成运算放大器参数的测试、晶体管特征频率的测量、半导体器件实验、光伏效应实验、光电导实验、光电探测原理综合实验、光电倍增管综合实验、LD/LED光源特性实验、半导体激光器实验、电光调制实验、声光调制实验等实验项目。完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时、课程设计、创新实践、毕业设计等。

（3）集成电路设计实验室侧重于培养学生初步掌握集成电路设计的硬件描述语言、Cadence等典型的器件与电路及工艺设计软件的使用方法、设计流程等，并通过半导体器件、模拟集成电路、数字集成电路的仿真、验证和版图设计等实践过程具备集成电路设计的能力，目的是培养学生半导体器件、集成电路的设计能力。以美国Cadence公司专业集成电路设计软件为载体，完成集成电路的电路设计、版图设计、工艺设计等训练课程。完成形式包括理论课程的实验课时、集成电路设计类课程和理论课程的上机实践等。

（4）科技创新实践实验室则向学生提供发挥他们才智的空间，为他们提供验证和实现自由命题或进行科研的软硬件条件，充分发挥他们的想象力，目的是培养学生的创新意识与能力，包括LED封装、测试与设计应用实训和光电技术创新实训。要求学生自己动手完成所设计器件或电路的研制并通过测试分析，制造出满足指标要求的器件或电路。目的是对学生进行理论联系实际的系统训练，加深对所需知识的接收与理解，初步掌握半导体器件与集成电路的设计方法和对工艺技术及流程的认知与感知。完成形式包括理论课程的实验课时、创新实践环节、生产实践、毕业设计、参与教师科研课题和国家级、省级和校级的各类科技竞赛及课外科技学术活动等。

四、总结

本实验室以我国微电子科学与技术的人才需求为指引，遵循微电子科学的发展规律，通过实验教学来促进理论联系实际，培养学生的科学思维和创新意识，系统了解与掌握半导体材料、器件、集成电路的测试分析和半导体器件、集成电路的设计、工艺技术等技能，最终实现培养基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、适应范围广的具有较强竞争力的微电子专门人才的目标，以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。

参考文献：

[1]刘瑞，伍登学.创建培养微电子人才教学实验基地的探索与实践[J].实验室研究与探索，2004，（5）：6-9.

半导体光电技术范文第4篇

关键词：自由空间光通讯；激光器；光电探测器；光学滤波器

中图分类号：TN929.11

自由空间的光通信技术是一种以激光为主要的信息载体的通信技术，按不同的传输介质可以分为大气激光和星际激光通信。而且由于自由空间光拥有速率高和频带以及安装方便，还有一定的高度保密性等的特点，近年来已经受到了人们的重视，得到了很好的发展。大气激光通信因为受到大气的信道和不良环境的影响，所以一般只能是作为短距离间的通信和应急的通信手段，因为宇宙空间是在真空的状态下的，所以激光束在这个空间是受不到任何的干扰的，所以星际的激光通信就越来越受到人们的关注，许多的国家都开始在加大对星际激光通信的研究，也取得了许多好的成果。由于通信技术的不断的发展，保密通信也开始运用到现代化的战争中，以前的有线和无线技术的保密性都够强，容易泄露军事机密，而自由空间的光通信是一种保密性嫉妒强的通讯技术。本文主要就是分析自由空间光通信技术中的主要的光电器件的现状。

1 自由空间光通信系统中的激光器

自由空间光通信系统中的激光器的作用就是产生激光信号并且形成一道光束发射到空中，激光器是整自由空间光通信系统中关键性的器件，自由空间光通信系统中的激光器的好坏会直接的影响到通信的可以达到的最远距离，还会对通信的质量造成很大的影响，对于整个通信系统的整体的性能也有较大的影响，所以选择好的激光器是十分的重要的。一般对于激光器的要求首先就是要有良好的输出功率，而发射出的波长要与传输的介质的低耗能区相配，其次发射的频率必须性对稳定，调节与设置比较的方便，有比较大的调制速率，最后就是体积一定要轻，重量要比较轻，耗电量要最少，使用寿命要长，运行的效率要高，还要方便集成和保养维护。当下在光通信中的最常见的激光器是CO2激光器和半导体的激光器等。

1.1 CO2激光器

CO2激光器是一种辉光放电混合体性质的激光器，它的激光辐射不仅仅是可以很好的透过大气传进行远距离的输送，它光束的相干性也十分的好。CO2激光器发射光的频率十分的稳定，还可以实现单模式的运行，它可以进行连续不断的辐射，还可以进行脉冲式的辐射。CO2激光器因为对能量有良好的转换效率，而且发射出的光束的质量好，运行的功率大，又可以连续的输出以及脉冲式的输出，运行所需的费用也比较的低，所以成为用途最广泛的一种激光器。伴随着对CO2激光器的不断研发，新的技术也开始运用到其中，将会研发出体积更小和功率更强以及光束质量更好的不同类型的CO2激光器。

1.2 半导体激光器

已有的半导体的激光工作物质有几十种，而且对其的研究也已经十分的成熟，比如砷化镓和掺铝砷化镓等。和其他的不同种类的激光器相比，这种半导体式的激光器是经由电子―光子的转换器，所以它的转换效率是极高的，而且半导体式的激光器可以覆盖的波段的范围也是十分的广泛的[1]。利用不同的半导体有源材料和多远化合物半导体不同的组分，可以得到更广的激光辐射波长，所以可以满足不同的需求。随着半导体激光器辐射的波长的不断的增大，半导体的使用的寿命也会增长许多，最长的使用寿命可以达到106个小时，因为半导体激光的体积和重量都很小，所以整个的半导体的激光器的制作工艺是可以和半导体的电子器件与集成电路的生产工艺进行结合的，这就给其他的器件实现单片光电子集成提供了很大的便利性。最近这几年随着对超晶格技术和器件结构研究的不断成熟，半导体激光器可以连续输出的功率增加到了120瓦，目前半导体激光器因为体积和重量小，还有对电光装换的效率极其的高，使用的寿命也长并且比较容易调节控制等一系列的优点已经成为了激光大气通信的首先激光器。半导体式的激光器有一个明显的缺点就是容易受到环境温度的影响。

2 自由空间光通信系统中的光电探测器

光电探测器是激光通信系统中的核心的部件，它是利用干光信号进行接收与转换的，一般对光通信系统候中光电探测器的要求就是能够对所有的光波有高度的敏感度，要与光源进行发射的谱线相匹配，而且要有足够的频带宽度可以满足接收的光信号的带宽，在对信号接收的整个的过程中，接受的信号中所夹杂的噪声要小，而且对于外界的环境的敏感度不可以太高，也就是在外界的环境有所改变时还是要保持一定的稳定性。

Si光电二极管是光伏探测器的一种，光伏探测器在对比较微弱的快速的光信号探测方面有很好的效果，而且伴随着光电技术的不断的发展，光信号在探测的灵敏度与频率等方面都有很好的提高，Si光电二极管拥有效率高和噪声小以及反映快等优点，而且它的耗电量少并且体积小寿命长，结构也十分的简单，使用起来也很方便。虽然它的光―电转换的速度缓慢以及探测是进行调制的频率也比较的低，但是还是利大于弊的。

3 自由空间光通信中的光学滤波器

自由空间中光通信中的光学滤波器可以对光源发出的光场进行接收时，可以最大限度的减少噪声。在光电通信系统中，对光学滤波器的要求有，首先是要有良好的波长，还要与激光器相适应。由于激光器的波长会随着温度的变化而改变，在对温度没有进行控制的情况下，如果外界的环境发生较大的改变，那么就会影响到激光器的波长产生改变，最终会影响对信号的有效接收。

干涉滤波器主要是运用反射的波之间的相互延长与抵消来提供选择性的滤波，这种光学滤波器可以设计成在某些波长的内部反射中，而且在波长上还可以进行相互的抵消，这种干涉滤波器可以被设计成很多的不同种类的多层的介质滤波器，经过适当的对折射率的安排，可以从衬底上反射的场所需要的波长进行一定程度的波长加强。一般的带有尖锐的干涉滤波器只是会沿着准直轴进入到滤波器的聚光的设计中，一般适度的相移都是经过材料的不同的厚度来维持的[2]。

在空间的激光通信的过程中，有许多的随机和持续性的干扰，一些太阳的辐射在进行通讯的过程中就会利用星际和其他的散射体的散射在进入接受天线的过程中，就会造成很强的噪音。在整个的通信过程中，因为光通信信道已经建立了，所以使得通信激光的额发散角变小。在这种情况下，只有通过空间的滤波，才可以使得少量的背景光可以进入到接收机内，而且进入到接收机内的通信激光是比较的强的。所以在通信机中运用纳米宽带的干涉滤光器能够很好的消除背景光的干扰。

4 结束语

通过对自由空间光通信中光电子器件的现状的分析，可以看出目前在光通信中经常使用的激光器是CO2激光器，它是达到远距离的通信效果的首先设备。半导体的激光器因为其在方向性和相干性等方面比较的弱，所以是近距离之间的通信光源的首先。光电探测器是整个激光通信系统的核心部件，Si光电二极管因为光电转换速度较慢和探测调制频率较低等缺陷，所以比较的适应与小容量的光通信系统中。干涉滤光器是空间通信中十分常见的一种滤波器，它可以有效的减少背景光的干扰，可以很高的对准系统，可以接受的信号的噪比十分的高。自由空间光通信技术在将来会成为一种十分有效的通信手段。

参考文献：

[1]黄德修，刘雪峰.半导体激光器及其应用[M].北京：国防工业出版社，2009.

[2]杨祥林.光纤通信系统[M].北京：国防工业出版社，2010.

半导体光电技术范文第5篇

光电子产业包括信息光电子、能量光电子、消费光电子、军事光电子、软件与网络等领域。光电子技术不仅全面继承兼容电子技术,而且具有微电子无法比拟的优越性能，更广阔应用范围，光电子产业成为21世纪最具魅力的朝阳产业。

科学家预言，随着光电子潜力的发掘，这一行业的产值将在2010年达到50000亿美元，成为21世纪最大产业。

新型液晶显示器背光源制备及全色显示器研究

项目简介：该项目合成了高效且宽带光谱的白光材料（Zn(BTZ)2），确定其光致发光主峰及范围；制备了两类新型单一发光层的白色有机电致发光器件（OLED）：掺杂型Zn(BTZ)2器件和混合型LPPP器件；进行了器件发光性能研究，研究了产生白光的激发过程和提高效率的途径；进行了器件用于液晶显示的背光源的研究，做出两类较大面积均匀的背光源，达到可使用水平；将器件与光学滤色片结合得到全色显示，测量了所得三基色发光强度、色度与光谱，混色后获彩色光；进行了柔性OLED研究，并做出相应的器件。

超高亮LED

项目简介：超高亮LED是指用四元系材料AlGaInP生产的红、橙、黄色超高亮度LED和用四元系材料AlGaInN（亦称为GaN基材料）生产的蓝色、绿色、紫色和紫外光超高亮度LED。产品的主要技术性能如下：超高发光强度，Iv最高可达10cd以上。比传统LED的光强高出几十倍，可作为小型照明光源。发光颜色全：包括红、黄、绿、蓝、白、紫等可见光区域的各个波段， 波长λD：400～660nm。功耗小：作为照明光源，超高亮LED与传统光源相比，功耗仅为传统光源的十分之一。抗静电能力强，GaN基LED的ESD值为500V以上。指向性好，半强度角θ1/2可达120度以上。

LED非点阵大面积平面发光技术

项目简介：LED非点阵大面积平面发光技术术采用了先进的半导体光源、独特的光学设计和工艺材料，形成高效导光系统，制成了平板化、大面积、均匀发光的器件。该成果工作原理正确，思路新颖，选材科学，在国内率先实现了LED由点光源向大面积平面光源的转换，具有创新性，达到了国内先进技术水平。

网络直联式农药残留测定仪及分布式监控系统

项目简介：该课题针对农药残毒速测仪的应用环境和政府对农药残毒进行监测的需求专门设计简便可靠的农药残毒速测仪，并采用新型半导体光源，不需要滤光片，避免了使用传统的卤素灯加虑光片作为光源，光源寿命短而且滤光片容易长霉的缺点，而且能够达到快速检测的功能，1分钟可完成检测，可即时输出检测数据并能保存历史数据，并集成图形点阵液晶显示屏、具备高速微型打印机、大容量存储器。

意义：该课题研制的网络直联式农药残留测定仪及分布式监控系统灵敏度高、稳定性好，检测结果准确可靠，完全满足了农残检测需要，其质量和性能在国内同类产品中居领先水平。

贴片式大功率LED信号灯

项目简介：该项目是一项采用贴片式大功率LED光源，综合了光学设计、结构设计以及电子设计的新型交通信号灯产品。采用新材料、新光源，生产工艺简单，提高了发光效率，降低了能耗。在光学设计上打破传统LED一一对应的配光方式，采用反射与折射相结合、聚散结合、光束重组的方式，达到利用率高、均匀性好的特点，无以往信号灯产品易产生暗斑这一致命缺陷。由于整灯光源管数小，因此其生产工艺比之普通LED信号灯大大简单。能容许较大范围的电流，能适应不太稳定的电网波动。既保证了散热效果，又保证了密封性能，较好的解决了两者矛盾。使用寿命长，免于维护。

1W聚光型白光功率半导体发光二极管

项目简介：聚光型白光功率半导体发光二极管结构主要是由功率型LED芯片、热沉底座和光学系统组成，蓝色发光芯片装于散热良好的引线框架上，光学透镜覆盖芯片上形成一定的光学空间分布，同时保护芯片，透镜与芯片之间填充柔性硅胶以保护芯片和金丝。该项目采用兰色芯片上涂覆YAG荧光粉，通过混光后产生白光，制备方法比较简单，成本也相对较低。

意义：功率型超高亮LED是一种高效的环保的绿色固体光源，具有寿命长，功耗小，亮度高，低维护等特点，将取代白炽灯和荧光灯等传统玻壳照明光源。

一种自动调节光亮的数码摄像头

项目简介：该成果公开了一种自动调节光亮的数码摄像头。其技术方案的要点是，数码摄像头主体是一个“”字形结构，在其两侧安装发光二极管以照射光亮，光源感光器安装在上部，机芯内部加入一个光亮度调节器，由于自带光源，因此能在没有光亮的环境下，可以正常摄取被拍摄人物的影像。数码摄像头体积小，重量轻、耗电省、寿命长，制造成本低，经济实用，便于在网吧，学校，家庭和办公环境中使用。

分子基和有机/无机复合光电子材料的设计、合成及应用

项目简介：该项目的实施包括从配体、配合物的设计、合成与筛选，无机和有机材料的制备与功能团的修饰、结构确定、光物理性质、光致和电致发光研究以及分子组装及材料的应用开发。其设计合成羟基、双键或炔基等配体与金属铜、锌、金、铂形成的单体、多核和高聚物分子基光电子材料，通过进行X射线衍射结构确定、光致和电致发光测定、发射和猝灭与环境的关系研究、激发光谱和瞬态时间分辨吸收光谱测定，来探讨发生的起源、激发态的结构、收买、谱学规律以及电荷转移和能量转移规律。

意义：在此基础上，设计和合成出高量子效率，有较佳应用价值的发光材料。

激光与光电子技术在生物组织光学特性测量中的应用及其医用新技术

项目简介：该项目主要内容包括：创建生物组织光学新体系，开拓人体组织光学性质的新测定方法和新技术。激光荧光法肺癌定位的彩图像技术与系统，采用“共轴微光－荧光肺癌诊断和定位仪器”技术，研制激光荧光法肺癌定位彩图像装置。激光血管外照射技术与仪器，开拓激光血管外照射治疗技术，完成治疗用激光剂量参数的活体测量，研制半导体激光治疗机。

意义：组织光学体系独创性的构建与论述以及测定人体组织光学性质的新方法与新技术，为开拓激光技术在医学领域的新应用建立了基础。“激光荧光法肺癌定位的彩图像装置”实现了肺癌早期诊断与实时定位。

可协变硅绝缘衬底上生长宽禁带半导体碳化硅外延材料及器件制备

项目简介：该项目属新材料领域的半导体新型基底晶体材料，是在非晶层上的纳米晶体薄膜上，制备宽禁带半导体碳化硅外延薄膜。其核心技术是采用低维化的纳米晶体薄膜其晶格常数的可协变性，来提高其上生长的外延薄膜的晶体质量。该项目技术思想具有重大的原始创新性，属于国际领先的技术。项目正在开发自主知识产权的核心专利。项目将解决在价格低廉的硅可协变基底上，生长稀有半导体如碳化硅等宽禁带材料。项目将推动我国在高频、高温、大功率和紫外光电子等领域的发展。

意义：该项目的可协变硅衬底技术，可以大幅度提高传统硅衬底材料的附加值；在其上生长的碳化硅等宽禁带半导体材料，在高频、高温、大功率、及蓝光和紫外光电子领域有广泛应用。

HWD11201多功能温控系统MTCS数据采集电路

项目简介：HWD11201多功能温控系统MTCS数据采集电路是一小型、安全、精密的单片温度控制电路。其功能完善，具备有：9600bit/s固定波特率的通信串口，与HWD1709数字编码感温电路专用单总线口，内部模糊处理逻辑块，高低温报警触发器，一个基准压源、一个8位的A/D转换器以及内部逻辑控制电路。该片可完成温度控制、报警输出的全部控制功能。它主要用于珀尔帖效应模块的控制。它可维持±0.35°C 的温度稳定性，具备电压超限保护。主要应用于激光器、半导体激光二极管、EDFA光放大器以及各类环境控制、过程监控系统中。

意义：该电路的需求量较大，应用前景广泛。目前, 半导体激光器的应用覆盖了整个光电子学领域，全世界的激光器市场每年的份额达数百亿美元。其技术已成为当今光电子科学的核心技术，在工业、医疗、信息显示等领域具有广泛的应用前景，对军事领域的跟踪、制导、武器模拟、点火引爆、雷达等诸多方面更具有重要作用。

新型光电化学太阳能电池

项目简介：新型光电化学太阳能电池是上个世纪90年代初期出现的一类新型太阳能电池。本课题组研制出新型太阳能电池多种。电解质材料的设计方面：采用聚乙二醇等作为溶剂在高温下溶解I^-/I^(3-)电解质，在室温下固化。采用丙烯酸单体溶解电解质，在催化剂作用下，室温自交联，形成固体电解质。二氧化钛多孔膜制备方面：采用水热法生长出符合要求的二氧化钛纳米晶，通过酸处理，改善二氧化钛纳米多孔膜的表面结构活性；载流子传输机理方面：提出了空穴向对阴极（正极）的迁移是通过电子-离子氧化还原过程实现。在器件组装方面：组装了几种光电化学太阳能电池。

意义：研究结果在新材料设计、新型半导体材料、光电功能材料、光电子学、光电子器件等方面具有重要的科学意义，在太阳能开发方面具有良好的应用前景。

新型GaAs基近红外低维结构半导体光电材料与器件

项目简介：该项目全面开展了GaAs基1.0-1.6微米材料生长、低维结构物理、激光器与探测器制备等研究工作，得到国家科技部、自然科学基金委、中科院创新工程等的支持，取得一系列具有国际反响的研究成果：GaAs基近红外材料能带结构、发光物理特性理论研究；GaAs基近红外低维材料生长、发光物理特性实验研究；GaAs基近红外激光器和探测器实验研究。上

意义：述研究成果标志着我国砷化镓基近红外光电子材料与器件研究水平进入世界先进行列。

SOI光波导单模条件研究及特殊功能光波导器件设计制备技术

项目简介：该项目为SOI光子集成，它的首要问题是确定精确的单模传输条件、设计制备性能优异的特种功能光波导器件结构、解决同单模光纤的高效率耦合以及缩小芯片尺寸提高集成度。单模传输条件是一切光波导器件设计的基础，精确单模条件的获得对于指导光波导器件的设计具有重要意义。

意义：该项目在SOI光子集成和光电子集成方面进行了系统而深入的研究工作，特别是在特殊功能新型SOI光波导器件的设计制备及大规模光子集成芯片研制方面，均有多项创新性成果，始终走在国际的前列。

大规模SOI光波导光开关阵列集成技术

项目简介：该项目为研究性能优异的光开关，它是实现高速大容量全光网的首要问题之一。该项目在国际上首次将模斑变换器和微型反射镜集成到SOI光开关阵列中，首次研制成功了集成度为8×8和16×16 的SOI光波导开关阵列，其综合技术指标在国际上处于领先地位，由于研制的SOI光开关阵列其制备工艺同目前发展十分成熟的微电子标准CMOS工艺完全兼容，因此制造成本非常低廉。

意义：与国际上已经商用的MEMS光开关、聚合物及SiO2波导光开关相比，SOI波导光开关在开关速率、长期使用可靠性、制造成本方面具有很大的优势，特别是SOI波导光开关具备同硅基光电子器件，因此SOI波导光开关阵列的研制成功具有很大的技术推动意义。

多媒体高清晰教学及多用途背投显示设备

项目简介：该项目采用高倍短焦镜头，使1.5米内屏幕显示100英寸，而且四角边沿画面清晰不变形；光学反光器件采用高尖端紫外线滤过技术，纯色光达到90%以上，避免紫外线对人体及眼睛的伤害；高效节能电源、追光电子元件的开发，使500W的电源达到1500W的光效；光源发光持久，延缓衰减，使使用寿命从原来的1000小时延长到8000小时；自动温控，预期达到自动调温，使整机连续工作百小时以上无障碍。

意义：该显示设备是是现代化建设必要设备，发展前景非常广阔。

PON用突发式光模块

项目简介：该模块主要包括BPON ONU突发式光模块、EPON ONU突发式模块、EPON OLT突发式光模块。该系列模块主要应用于以PON（无源光网络）接入技术为主的宽带光接入网，从而实现光纤到户。突发模式光收发模块是PON系统中的物理层器件。BPON/EPON ONU侧的光模块能够迅速打开/开断激光器。而OLT侧的光模块是要求能够在短时间内正确恢复不同ONU发送的不同功率的光信号。

意义：OLT模块最关键的指标是突发接收时北京时间，光接收灵敏度、饱和光功率，及相邻光信号所允许的动态范围。

宽带可调谐半导体激光器

项目简介：该课题研究了四种基于InP材料的单片集成技术，实现了基于InP衬底的较灵活的能带剪裁，为光电子器件的多功能单片集成打下了基础；采用量子阱混杂技术，成功实现了75nm的量子阱带隙波长蓝移量，在此基础上实现了取样光栅分布布拉格反射宽带可调谐激光器，在增益区电流为150mA时，激光器芯片的输出功率达到了9mW，单模调谐范围最高达41nm，宽带可调谐激光器组件输出功率大于0dBm；成功研制出一套基于LabVIEW软件平台的自动化的宽带可调谐SG-DBR激光器波长测试控制系统，提出了一种利用输出光的边模抑制比，从调谐数据库中筛选出激光器模式稳定工作点的算法，应用该系统对研制的SG-DBR激光器进行大量实验测试和波长查询，实验结果表明本系统稳定、可靠、波长控制精度高，波长控制误差不超过±0.02nm；还研制了可调谐半导体激光器的多路程控电流源，为宽带可调谐激光器的实用化奠定了基础。

CMOS图像传感器

项目简介：该项目调整CMOS工艺和结构，设计出N型衬底的CMOS图像传感器，采用0.18um工艺，并成攻流片；衬底和外延层使用不同类型的半导体材料，构成一个PN结，在反偏时会在衬底和电荷收集区之间形成势垒，阻碍衬底中的噪声电荷通过外延层流向电荷收集区，抑制像素之间的串扰。在除感光单元阵列的电路下注入深层的P阱或者N阱，防止衬底和电路之间发生闩锁效应；提出新结构的光电二极管来提高其量子效应、降低噪声、提高光电子转化效率；采用sensor架构，有效减少串扰；进行了颜色纠正；对A/D转换器的结构进行调整，电路几乎没有静态电量消耗。采用了高精度的A/D模块、相关双采样(CDS)、FPN消除算法，能够使图像更为平滑。

红外传感全自检光电保护装置

项目简介：该项目主要研究和解决了小型化的电子电路原理和结构、对接扩展技术―模块化电路结构、提高检测精度技术、保证适当检测距离―保护长度的技术、抗干扰技术、滤波技术、光电子技术、光学技术、多种安装技术、减振技术、安全可靠性能―全自检技术等相关技术。通过解决了一系列问题，使成果技术达到了较高检测精度，保证适当的检测距离，全自检安全可靠性能，安装使用方便，外形小巧美观，价格较为经济的市场期望。

意义：该项目技术成果的市场前景是相当广阔和有生命力的。

硅基发光材料研究

项目简介：该成果采用掺钛化学腐蚀法成功制备了发光稳定和发光均匀的多孔硅，采用H_2O_2催化方法制备了形貌更平整、细密、均匀的多孔硅。并通过对多孔硅在不同激光功率下的Raman光谱和光致发光谱的研究，发现当激光功率增大到某一值时，晶格畸变使多孔硅由线性转变为光致非线性材料，引起非线性吸收系数增大，导致光致发光谱的明显增强。

意义：研究成果对于硅基发光材料的理论研究和应用基础研究具有显著的实际意义，对推动硅基光电子集成技术的发展具有重要意义。

单片集成光器件关键技术研究

该项目简介：项目采用自主开发软件建立了一套集模拟仿真与CAD功能于一体的光电集成器件设计软件平台；开发了包括MOCVD外延、光刻、腐蚀、光栅等各道工艺的RWG、DC-PBH类型单片集成芯片关键工艺技术和光电集成相关的凸点flip chip倒装焊技术，建立并完善了单片/混合集成器件OEIC工艺技术制作平台，并具备了批量生产能力；对所设计的混合集成器件进行工艺验证，建立并完善了设计和制作平台，发展相应的工艺制作、耦合封装和模块设计技术。

意义：该成果完成了针对典型的混合集成光电子(OEIC)器件2.5Gb/s混合集成光发射机与光接收机模块进行的设计开发和工艺验证，提高了我国集成光器件整体制作技术水平，处于国内领先、国际先进水平。

红外电子材料的优化设计研究

项目简介：该项目的最重要特色就是将研究目的设定在解决我国国防战略性高技术发展中红外光电子材料这类瓶颈性技术上单一的跟踪性工艺研究模式。具体是在我国红外光电子材料发展中提出针对制备工艺中遇到的基本物理问题进行系统的研究，逐步地提出与工艺研究一起建立可优化材料的设计平台。而最重要的创新点是提出了材料芯片这一最新发展起来的技术在项目研究中的开拓性应用。

在蓝宝石衬底上研制ZnO同质pn结及其电致发光

项目简介：该项目利用分子束外延设备研制高载流子浓度的P型ZnO材料及ZnO P-N结紫外发光二极管和激光器。该项目选择在价格适宜、工艺成熟的蓝宝石（Al_2O_3）衬底上开展p型ZnO的制备及相关结型器件的研究工作，在国内首次获得了室温下光泵浦的紫外受激发射；制备出低阻p型ZnO薄膜材料，载流子浓度最高达到10^(19)/cm^3；研制了ZnO同质pn结，在室温下观测到了来自同质结电泵蓝紫色发光。

意义：该成果达到和国外同步发展，在国内器件研制方面处于领先水平，对于探索制备实用型ZnO结型发光和激光器件的途径，具有重要研究价值。

新型微片激光材料与器件研究