移相器對(duì)于光學(xué)設(shè)備的尺寸設(shè)計(jì)起著重要的作用。目前，用于半導(dǎo)體設(shè)備的移相器主要是硅/鍺基材料。這種材料的優(yōu)勢(shì)是制備技術(shù)成熟且成本低。但是，由于材料易腐蝕，使用壽命短且透明度低，無法在中紅外波段使用。因此，硅/鍺基移相器很難應(yīng)用于極端環(huán)境。與硅/鍺基材料相比，金剛石具有良好的熱穩(wěn)定性和光學(xué)性能，以及較高的硬度和透明度，可應(yīng)用于極端環(huán)境下的光學(xué)設(shè)備。

       浙江工業(yè)大學(xué)胡曉君教授團(tuán)隊(duì)通過有限元分析設(shè)計(jì)和優(yōu)化了中紅外（7.7-13.7 μm）金剛石基移相器。設(shè)計(jì)并摻雜脊形金剛石波導(dǎo)，形成內(nèi)部p-n結(jié)構(gòu)，并通過施加正向和反向電壓改變內(nèi)部載流子分布，以改變有效折射率，從而實(shí)現(xiàn)π相位移的效果。結(jié)果表明，當(dāng)p摻雜濃度為4×10^(17) cm^(-3)，n摻雜濃度為1×10^(18) cm^(-3)，施加反向電壓（8 V）時(shí)，有效折射率的實(shí)部變化（ΔR）為1.6×10^(-5)，實(shí)現(xiàn)π相位移所需的移相器的長(zhǎng)度（L）為241 mm。當(dāng)施加正向電壓（-8 V）時(shí)，ΔR增加到3.2×10^(-4)，所需的移相器長(zhǎng)度縮短到12.03 mm。這樣短的長(zhǎng)度在工業(yè)生產(chǎn)中相對(duì)容易。為了使折射率分布更均勻，已將載流子濃度分別優(yōu)化為p型為1×10^(17) cm^(-3)和n型為4×10^(17) cm^(-3)。

       相關(guān)的成果以“Design and optimization of diamond mid-infrared phase shifter”為題，發(fā)表在Functional Diamond 雜志上。

Design and optimization of diamond mid-infrared phase shifter

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       (2021—2023年期間，不收取版面費(fèi)用）

       通信作者Corresponding Author

       胡曉君博士，浙江工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副院長(zhǎng)。長(zhǎng)期在金剛石薄膜等低維超硬功能材料、納米碳材料和計(jì)算材料學(xué)等方面開展工作，探索金剛石薄膜等材料的摻雜新方法及光電性能，致力于獲得新穎的光電器件。主持科研項(xiàng)目13項(xiàng)，其中國家自然科學(xué)基金聯(lián)合重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)、國家國際科技合作項(xiàng)目1項(xiàng)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（第二單位負(fù)責(zé)人）1項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金3項(xiàng)、浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃1項(xiàng)。在ACS Appl. Mater. Interfaces,APL, Carbon, JMCC, JAP, ASS等國內(nèi)外期刊發(fā)表論文80余篇；以第一發(fā)明人授權(quán)發(fā)明專利24項(xiàng)，受理發(fā)明專利11項(xiàng)，其中國際專利1項(xiàng)。入選浙江省高校創(chuàng)新領(lǐng)軍人才；作為大會(huì)主席主辦金剛石薄膜及其功能器件國際研討會(huì)5次，發(fā)起首屆海峽兩岸金剛石薄膜及其功能器件研討會(huì)；擔(dān)任2016年新金剛石及納米碳材料國際會(huì)議組委會(huì)成員；擔(dān)任《Functional Diamond》、《金剛石與磨料磨具工程）和《超硬材料工程》等期刊的編委；擔(dān)任浙江省青年科技工作者協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、浙江省女科技工作者協(xié)會(huì)理事和浙江省材料研究學(xué)會(huì)理事；入選中國電子學(xué)會(huì)青年女科學(xué)家俱樂部會(huì)員；擔(dān)任河南省功能金剛石創(chuàng)新中心技術(shù)專家委員會(huì)委員；近年來擔(dān)任國際國內(nèi)會(huì)議分會(huì)主席12次、做邀請(qǐng)報(bào)告12次、口頭報(bào)告27次。擔(dān)任Advanced Materials, Diamond & Related Materials, ACS: Applied Materials and Interfaces, Carbon, Journal of Crystal Growth等國際期刊審稿人。

       團(tuán)隊(duì)由教授、副教授、講師、博士研究生、碩士研究生等二十多人組成，圍繞金剛石薄膜及其功能應(yīng)用，從理論設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面開展研究，涉及金剛石及納米碳材料材料的設(shè)計(jì)、制備、表征、性能和應(yīng)用。近5年來獲得國家自然科學(xué)基金聯(lián)合重點(diǎn)項(xiàng)目、國家國際科技合作項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金及浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目資助；團(tuán)隊(duì)建成浙江-俄羅斯金剛石薄膜及其功能器件聯(lián)合研究中心，獲批建設(shè)量子信息與智能材料浙江省國際科技合作基地。