超硬材料网

       移相器对于光学设备的尺寸设计起着重要的作用。目前，用于半导体设备的移相器主要是硅/锗基材料。这种材料的优势是制备技术成熟且成本低。但是，由于材料易腐蚀，使用寿命短且透明度低，无法在中红外波段使用。因此，硅/锗基移相器很难应用于极端环境。与硅/锗基材料相比，金刚石具有良好的热稳定性和光学性能，以及较高的硬度和透明度，可应用于极端环境下的光学设备。

       浙江工业大学胡晓君教授团队通过有限元分析设计和优化了中红外（7.7-13.7 μm）金刚石基移相器。设计并掺杂脊形金刚石波导，形成内部p-n结构，并通过施加正向和反向电压改变内部载流子分布，以改变有效折射率，从而实现π相位移的效果。结果表明，当p掺杂浓度为4×10^(17) cm^(-3)，n掺杂浓度为1×10^(18) cm^(-3)，施加反向电压（8 V）时，有效折射率的实部变化（ΔR）为1.6×10^(-5)，实现π相位移所需的移相器的长度（L）为241 mm。当施加正向电压（-8 V）时，ΔR增加到3.2×10^(-4)，所需的移相器长度缩短到12.03 mm。这样短的长度在工业生产中相对容易。为了使折射率分布更均匀，已将载流子浓度分别优化为p型为1×10^(17) cm^(-3)和n型为4×10^(17) cm^(-3)。

       相关的成果以“Design and optimization of diamond mid-infrared phase shifter”为题，发表在Functional Diamond 杂志上。

Design and optimization of diamond mid-infrared phase shifter

       （点击此处即可阅读全文:https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/26941112.2020.1869485）

       期刊官网：www.tandfonline.com/tfdi

       (2021—2023年期间，不收取版面费用）

       通信作者Corresponding Author

       胡晓君博士，浙江工业大学材料科学与工程学院副院长。长期在金刚石薄膜等低维超硬功能材料、纳米碳材料和计算材料学等方面开展工作，探索金刚石薄膜等材料的掺杂新方法及光电性能，致力于获得新颖的光电器件。主持科研项目13项，其中国家自然科学基金联合重点项目1项、国家国际科技合作项目1项、国家重点研发计划项目（第二单位负责人）1项、国家自然科学基金3项、浙江省重点研发计划1项。在ACS Appl. Mater. Interfaces,APL, Carbon, JMCC, JAP, ASS等国内外期刊发表论文80余篇；以第一发明人授权发明专利24项，受理发明专利11项，其中国际专利1项。入选浙江省高校创新领军人才；作为大会主席主办金刚石薄膜及其功能器件国际研讨会5次，发起首届海峡两岸金刚石薄膜及其功能器件研讨会；担任2016年新金刚石及纳米碳材料国际会议组委会成员；担任《Functional Diamond》、《金刚石与磨料磨具工程）和《超硬材料工程》等期刊的编委；担任浙江省青年科技工作者协会副会长、浙江省女科技工作者协会理事和浙江省材料研究学会理事；入选中国电子学会青年女科学家俱乐部会员；担任河南省功能金刚石创新中心技术专家委员会委员；近年来担任国际国内会议分会主席12次、做邀请报告12次、口头报告27次。担任Advanced Materials, Diamond & Related Materials, ACS: Applied Materials and Interfaces, Carbon, Journal of Crystal Growth等国际期刊审稿人。

       团队由教授、副教授、讲师、博士研究生、硕士研究生等二十多人组成，围绕金刚石薄膜及其功能应用，从理论设计和实验两个方面开展研究，涉及金刚石及纳米碳材料材料的设计、制备、表征、性能和应用。近5年来获得国家自然科学基金联合重点项目、国家国际科技合作项目、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金及浙江省重点研发计划等项目资助；团队建成浙江-俄罗斯金刚石薄膜及其功能器件联合研究中心，获批建设量子信息与智能材料浙江省国际科技合作基地。