移相器對于光學設(shè)備的尺寸設(shè)計起著重要的作用。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)境下的光學設(shè)備。

       浙江工業(yè)大學胡曉君教授團隊通過有限元分析設(shè)計和優(yōu)化了中紅外（7.7-13.7 μm）金剛石基移相器。設(shè)計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，從而實現(xiàn)π相位移的效果。結(jié)果表明，當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，有效折射率的實部變化（ΔR）為1.6×10^(-5)，實現(xiàn)π相位移所需的移相器的長度（L）為241 mm。當施加正向電壓（-8 V）時，ΔR增加到3.2×10^(-4)，所需的移相器長度縮短到12.03 mm。這樣短的長度在工業(yè)生產(chǎn)中相對容易。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，不收取版面費用）

       通信作者Corresponding Author

       胡曉君博士，浙江工業(yè)大學材料科學與工程學院副院長。長期在金剛石薄膜等低維超硬功能材料、納米碳材料和計算材料學等方面開展工作，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。主持科研項目13項，其中國家自然科學基金聯(lián)合重點項目1項、國家國際科技合作項目1項、國家重點研發(fā)計劃項目（第二單位負責人）1項、國家自然科學基金3項、浙江省重點研發(fā)計劃1項。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，受理發(fā)明專利11項，其中國際專利1項。入選浙江省高校創(chuàng)新領(lǐng)軍人才；作為大會主席主辦金剛石薄膜及其功能器件國際研討會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；擔任2016年新金剛石及納米碳材料國際會議組委會成員；擔任《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；擔任浙江省青年科技工作者協(xié)會副會長、浙江省女科技工作者協(xié)會理事和浙江省材料研究學會理事；入選中國電子學會青年女科學家俱樂部會員；擔任河南省功能金剛石創(chuàng)新中心技術(shù)專家委員會委員；近年來擔任國際國內(nèi)會議分會主席12次、做邀請報告12次、口頭報告27次。擔任Advanced Materials, Diamond & Related Materials, ACS: Applied Materials and Interfaces, Carbon, Journal of Crystal Growth等國際期刊審稿人。

       團隊由教授、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)計和實驗兩個方面開展研究，涉及金剛石及納米碳材料材料的設(shè)計、制備、表征、性能和應(yīng)用。近5年來獲得國家自然科學基金聯(lián)合重點項目、國家國際科技合作項目、國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學基金及浙江省重點研發(fā)計劃等項目資助；團隊建成浙江-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。