基本信息

邵军  男  博导  研究员二级 中国科学院上海技术物理研究所

电子邮件: jshao@mail.sitp.ac.cn

通信地址: 玉田路500号

邮政编码: 200083

研究领域

主要研究领域包括:红外光谱技术与系统、固体光谱学与半导体材料器件物理

提出并实现步进扫描傅里叶变换(FT)光调制反射(PR)光谱方法,突破40多年来国际上一直存在的约4 微米以长波段禁区并成功拓展到20微米红外探测波段,建成可见-远红外PR光谱系统;发展红外调制光致发光(PL)光谱方法,建成多变条件集成红外调制PL光谱实验系统,使得关键性能得到数量级提高;发展非接触无损预测材料光电响应截止波长以及纵向不均匀性方法,揭示关于掺杂窄禁带半导体光调制的新机理,发现掺杂HgCdTe禁带附近PR光谱特征群及其浅杂质相关性,澄清关于带边PR特征机制的长期争论,获得器件设计必需却一直未能形成的带边电子能带结构图像。


获授权9项发明专利;发表80多篇SCI论文,获1000多次引用。曾入选上海市优秀学科带头人计划和中科院现有关键技术人才计划、担任美国科学仪器评论期刊(Review of Scientific Instruments)编委。

目前主要研究兴趣是,在973、中科院科研装备研制、国家基金、上海市基础研究重点等项目支持下,将独特优势红外调制光谱方法与极端条件相结合,围绕红外光电子材料和器件中若干瓶颈性难题进行探索,解决相关科学与技术难题。具体表现在:构建极端条件红外调制光谱方法与研究能力;研究HgCdTe、GaSb基Ⅱ类超晶格、稀铋/稀氮化合物半导体等红外调制光谱强磁场相关性,建立特征参数对材料性能影响的物理基础;开展HgCdTe超晶格、稀氮/稀铋量子阱材料与器件的红外调制光谱强磁场演化特性研究,观测新奇实验现象,诠释相关物理机理,形成关于带-带、子带间跃迁及其耦合的磁场调控物理图像。

招生信息

2019年度拟招收硕士、博士研究生共3名。

招生专业
080903-微电子学与固体电子学
070207-光学
070205-凝聚态物理
招生方向
红外光电子物理, 半导体外延结构物理学,半导体材料器件物理, 半导体低维结构与量子调控
固体光谱学及新方法,干涉测量与光谱技术
半导体材料与器件物理
培养条件

研究组以红外光谱仪器、半导体尤其是窄禁带半导体与低维结构半导体材料与器件为研究对象,以红外调制反射(PR)光谱与红外光致发光(PL)光谱技术与应用研究为优势特色,同时兼具宽波段低变温吸收光谱、反射光谱、光电响应谱研究能力,以及基于傅里叶变换红外光谱仪的新型光谱方法/实验系统研究能力。

研究生培养以多变条件集成红外调制PL光谱、宽波段红外PR光谱研究平台为依托(具体介绍请见下文),围绕课题组所承担国家973、国家自然科学基金、中科院科研装备研制、上海市重点基础研究等项目,通过导师知识/技能传授与研究生自我探索/学习,实现对专业知识技能、独立科研能力、严谨治学作风、团队协作意识的全面历练。 

热忱欢迎有志于红外光电子物理、半导体低维结构材料与器件物理、固态光谱学、干涉测量与光谱技术研究的同学加入我们团队,在与我们一起探索未知世界的同时实现自我的全面提升。 


一、变条件集成红外调制光致发光谱实验系统 

光致发光(Photoluminescence, PL)光谱广泛应用于宽禁带半导体光学性质与物理过程研究,极大增进对材料、物理的认识。在红外波段,由于室温背景辐射的强压制效应,弱PL 信号无法可靠检测。为此,上世纪八十年代国际上发展了基于快速扫描傅立叶变换红外(Fourier Transform Infrared, FTIR)光谱仪的双调制PL 光谱方法。但是受制于机理性难题,适用波段、谱分辨率、信噪比等仍受很大局限。

我们研究组在国家自然科学基金仪器专款和面上等项目资助下,提出将波长扫描便于施加外部调制与时间扫描具备多通道全通量优势相结合来实施红外调制PL光谱测量的新途径,基于步进扫描FTIR光谱仪,突破国际上传统双调制PL光谱技术所存在机理性局限,解决妨碍变条件红外PL光谱测量的诸多限制,研制成功可变温度、可变激发的实用化宽波段红外调制光致发光谱实验系统。实验系统可靠覆盖红外物理学研究和红外探测技术发展中极为重要的中、远红外波段,同时兼具谱分辨率和信噪比高、抗干扰能力强、测试耗时短的技术优势。

实验系统在碲镉汞、锑化物等重要红外光电子材料器件机理应用研究中取得初步成效,例如:用于InAs/GaSb二类超晶格结构红外探测器机理分析,揭示界面互混演化机制;用于激光诱导HgCdTe光二极管红外探测器机理研究,发现HgCdTe超晶格近带边PL跃迁机制,证明变温PL光谱是窄禁带半导体不均匀性分析有效手段;分析GaInP长程有序对PL特性的影响,提出PL跃迁新机理;揭示GaSbBi量子阱界面台阶结构及光电特征。

实验系统也为其它单位如中科院半导体所、中科院微系统所、长春理工大学的红外物理研究提供了独特红外调制PL光谱实验支持,并与德国、瑞典、韩国、澳大利亚等国同行开展合作研究。


二、宽波段红外光调制反射光谱实验系统 

光调制反射(Photoreflectance, PR)光谱作为有效的光谱检测手段,广泛应用于紫外/可见/近红外波段半导体材料、微结构和器件的光电性质研究。传统PR光谱测试系统由泵浦激光、探测光、单色仪以及相敏探测单元构成,通过调制泵浦激光对样品加以周期性微扰,使样品内建电场产生微小变化,通过测量该变化,即可获得相应的物理微分光谱信息。但是,传统技术存在两方面局限:易受泵浦激光和光致发光干扰、难用于约5微米以长红外波段。

我们研究组在中科院科研装备研制和上海市科委基础研究重点等项目资助下,提出基于步进扫描傅立叶变换红外(ssFTIR)光谱仪实施红外PR光谱测量的新途径,克服红外波段可用宽带连续光源弱、检测器探测能力低等困难,消除泵浦光和光致发光干扰,可靠突破PR光谱技术应用的5微米长波局限并首次拓展到近20微米的远红外波段,建成可见-中远红外(0.5-20微米)宽波段红外PR光谱实验系统。实验系统有效覆盖中、远红外波段,兼具谱分辨率和信噪比高、抗干扰能力强、测试耗时短技术优势。

实验系统在碲镉汞、稀氮化合物等重要红外光电子材料器件机理应用研究中取得初步成效。例如,用于传统窄禁带半导体HgCdTe电子能带结构和掺杂特性分析并取得对瓶颈性难题的突破性进展:发现带边浅杂质能级分布规律,测定砷施主/受主、汞空位、碲反位等能级位置;发展非接触预测光电响应截止波长方法,阐明禁带能量经验公式物理实质;建立红外调制光谱的光调制机理模型;提出非接触无损检测外延材料纵向不均匀性有效途径。

实验系统技术引发美国、加拿大、波兰等国同行兴趣与效仿,也使得实验室成为国际上第一个能够报道出红外PR 光谱新方法及其应用研究结果的实验室。

教育背景

1996-10--2002-01   德国斯图加特大学   科研助理/自然科学博士
1996-06--1996-09   德国曼海姆歌德学院   德语培训
1994-09--1996-05   南京大学   博士研究生
1986-09--1989-06   南京大学   硕士研究生/硕士
1982-09--1986-07   南京大学   本科生/学士

教授课程

固体光谱学

专利与奖励

   
人才计划
(1) 中国科学院高级技术支撑人才, , 院级, 2011
(2) 上海市优秀学科带头人计划, , 省级, 2008
(3) 中科院-德国大众基金会联合培养物理学博士计划, , 其他, 1996
专利成果
( 1 ) 基于步进扫描的光调制反射光谱方法及装置, 发明, 2009, 第 1 作者, 专利号: ZL 200610023427.9
( 2 ) 基于步进扫描的红外调制光致发光谱的方法及装置, 发明, 2008, 第 1 作者, 专利号: ZL 200610023133.6
( 3 ) 600-700nm波段傅立叶变换光致发光谱方法及装置, 发明, 2009, 第 1 作者, 专利号: ZL 200610023426.4
( 4 ) 一种红外光调制光致发光谱的测量方法和装置, 发明, 2009, 第 1 作者, 专利号: ZL 200910046995.4
( 5 ) 一种基于光调制热发射谱测量材料热导率的方法和装置, 发明, 2011, 第 1 作者, 专利号: ZL 201110063630.X
( 6 ) 二维分辨扫描成像红外调制光致发光光谱测试装置及方法, 发明, 2016, 第 1 作者, 专利号: ZL 201410120925.X
( 7 ) 快速检测II型红外超晶格界面质量的光谱方法和装置, 发明, 2013, 第 1 作者, 专利号: ZL 201310039046.X
( 8 ) 红外调制光致发光二维成像光路自动定位校准装置, 发明, 2016, 第 1 作者, 专利号: ZL 201410403406.4
( 9 ) 一种测量半导体纳米结构光电性能的设备和方法, 发明, 2010, 第 4 作者, 专利号: ZL 2005101114778
( 10 ) 消除大气吸收干扰的红外光致发光光路系统和实验方法, 发明, 2017, 第 1 作者, 专利号: CN201611055866.8

出版信息

   
发表论文
(1) 光斑尺寸对GaAs1-xBix光致发光谱线型的影响, 红外与毫米波学报 38, 210, 2019, 通讯作者
(2) Bismuth-induced band-tail states in GaAsBi probed by photoluminescence, Appl. Phys. Lett. 114, 052104, 2019, 通讯作者
(3) Self-Seeded MOCVD Growth and Dramatically Enhanced Photoluminescence of InGaAs/InP Core–Shell Nanowires, Nanoscale Research Letters 13, 269, 2018, 第 5 作者
(4) Temperature-dependent Photoluminescence of Silicon Nanocrystals Embedded in SiO2 Matrix, Chem. Res. Chin. Univ. 34, 513, 2018, 第 6 作者
(5) Wavelength extension in GaSbBi quantum wells using delta-doping, Journal of Alloys and Compounds 744, 667, 2018, 第 4 作者
(6) Optical properties of beryllium-doped GaSb epilayers grown on GaAs substrate, Infrared Physics & Technology 90, 115, 2018, 第 4 作者
(7) Molecular beam epitaxy growth and optical properties of high bismuth content GaSb1-xBix thin films, Journal of Alloys and Compounds 742, 780, 2018, 第 6 作者
(8) Structural and optical properties of GaSbBi/GaSb quantum wells [Invited], Optical Materials Express 8, 893, 2018, 第 5 作者
(9) Abnormal strain in suspended GeSn microstructures, Mater. Res. Express 5, 035901, 2018, 第 9 作者
(10) 红外光激发调制光谱技术与实验系统, 中国科技成果, 2018/11/58, 2018, 第 1 作者
(11) Optically efficient InAsSb nanowires for silicon-based mid-wavelength infrared optoelectronics, NANOTECHNOLOGY 28, 105710, 2017, 通讯作者
(12) Midinfrared Photoluminescence up to 290 K Reveals Radiative Mechanisms and Substrate Doping-Type Effects of InAs Nanowires, NANO LETTERS 17, 1545, 2017, 通讯作者
(13) Novel type II InGaAs/GaAsBi quantum well for longer wavelength emission, JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS 695, 753, 2017, 第 9 作者
(14) Photoluminescence of InGaAs/GaAsBi/InGaAs type-II quantum wells grown by gas source molecular beam epitaxy, SEMICONDUCTOR SCIENCE AND TECHNOLOGY 32, 015007, 2017, 第 10 作者
(15) Negative thermal quenching of below-bandgap photoluminescence in InPBi, APPLIED PHYSICS LETTERS 110, 051903, 2017, 通讯作者
(16) Nanoscale distribution of Bi atoms in InP1−xBix, Scientific Reports 7, 12278, 2017, 第 10 作者
(17) 磁光—光致发光分析CdZnTe单晶带边浅杂质能级, 红外与毫米波学报36, 589, 2017, 通讯作者
(18) Electrically injected GaAsBi/GaAs single quantum well laser diodes, AIP Advances 7, 115006, 2017, 第 10 作者
(19) Photoinduced magnetization effect in a p-type Hg1-xMnxTe single crystal investigated by infrared photoluminescence, PHYSICAL REVIEW B 94, 155201, 2016, 通讯作者
(20) Anomalous photoluminescence in InP1-xBix, SCIENTIFIC REPORTS 6, 27867, 2016, 通讯作者
(21) Spin-glass state induced low field magnetization-step effect in a Hg1-xMnxTe single crystal, PHYSICA STATUS SOLIDI B-BASIC SOLID STATE PHYSICS 253, 2015, 2016, 第 2 作者
(22) Optical properties and band bending of InGaAs/GaAsBi/InGaAs type-II quantum well grown by gas source molecular beam epitaxy, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 120, 105702, 2016, 第 8 作者
(23) Auger recombination at low temperatures in InGaAs/InAlAs quantum well probed by photoluminescence, JOURNAL OF LUMINESCENCE 169, 132, 2016, 通讯作者
(24) Above-Hg1-x Cd-x Te-bandgap photoluminescence and interfacial channels in Hg1-xCd-xTe-CdTe heterostructure, PHYSICA STATUS SOLIDI B-BASIC SOLID STATE PHYSICS 253, 377, 2016, 通讯作者
(25) GaInSb/InAs/AlSb quantum wells with InSb- and GaAs-like interfaces investigated by temperature- and magnetic field-dependent photoluminescence, Journal of Applied Physics 119, 175301, 2016, 通讯作者
(26) Annealing effects on Cd0.96Zn0.04Te crystals with Te inclusions probed by photoluminescence spectroscopy, physica status solidi (b) 253, 1612, 2016, 通讯作者
(27) Spectral and spatial resolving of photoelectric property of femtosecond laser drilled holes of GaSb1-xBix, OPTICS LETTERS 40, 3392, 2015, 第 4 作者
(28) Realization of Vertically Aligned, Ultrahigh Aspect Ratio InAsSb Nanowires on Graphite, NANO LETTERS 15, 4348, 2015, 第 5 作者
(29) Bismuth Effects on Electronic Levels in GaSb(Bi)/AlGaSb Quantum Wells Probed by Infrared Photoreflectance, CHINESE PHYSICS LETTERS 32, 067301, 2015, 通讯作者
(30) Influence of local magnetization on acceptor-bound complex state in Hg1-xMnxTe single crystals, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 118, 045707, 2015, 通讯作者
(31) Photoluminescence probing of interface evolution with annealing in InGa(N)As/GaAs single quantum wells, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 118, 165305, 2015, 第 1 作者
(32) Infrared photoreflectance investigation of resonant levels and band edge structure in InSb, OPTICS LETTERS 40, 5295-5298, 2015, 通讯作者
(33) Tuning the polarization of transmitted light through a double-layered gold film of U-shaped apertures by changing the chiral configuration, APPLIED PHYSICS LETTERS 105, 251903, 2014, 第 7 作者
(34) Interface effect on structural and optical properties of type II InAs/GaSb superlattices, JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH 407, 37, 2014, 第 6 作者
(35) Scanning tunneling spectroscopy of single-wall carbon nanotubes on a polymerized gold substrate, Scanning tunneling spectroscopy of single-wall carbon nanotubes on a polymerized gold substrate, Phys. Rev. B 89, 085423, 2014, 第 4 作者
(36) Evolution of interfacial properties with annealing in InAs/GaSb superlattice probed by infrared photoluminescence, JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 53, 082201, 2014, 通讯作者
(37) Shallow-terrace-like interface in dilute-bismuth GaSb/AlGaSb single quantum wells evidenced by photoluminescence, J. Appl. Phys. 113, 153505, 2013, 通讯作者
(38) Photoionization absorption and zero-field spin splitting of acceptor-bound magnetic polaron in p-type Hg1-xMnxTe single crystals, Photoionization absorption and zero-field spin splitting of acceptor-bound magnetic polaron in p-type Hg1-xMnxTe single crystals, J. Appl. Phys. 111, 083502, 2012, 通讯作者
(39) Implication of exotic topography depths of surface nanopits in scanning tunneling microscopy of HgCdTe, Appl. Phys. Lett. 101, 141604, 2012, 第 3 作者
(40) Mechanisms of infrared photoluminescence in HgTe/HgCdTe superlattice, J. Appl. Phys. 112, 063512, 2012, 第 1 作者
(41) Infrared photoluminescence of arsenic-doped HgCdTe in a wide temperature range of up to 290 K, J. Appl. Phys. 110, 043503 , 2011, 通讯作者
(42) Spectral Resolution Effects on the Lineshape of Photoreflectance, Chin. Phys. Lett. 28, 047801, 2011, 通讯作者
(43) Competition of compressive strain with substrate misorientation in CuPt-type ordered GaInP/AlGaInP quantum wells, J. Appl. Phys. 109, 013509, 2011, 通讯作者
(44) Arsenic-doped narrow-gap HgCdTe epilayers studied by infrared modulation spectroscopy, Proc. of SPIE 7995, 799503, 2011, 第 1 作者
(45) Infrared dielectric response and Raman spectra of tunable Ba0.5Sr0.5TiO3–Mg2TiO4 composite ceramics, J. Appl. Phys. 107, 014106, 2010, 第 4 作者
(46) Femtosecond laser-drilling-induced HgCdTe photodiodes, Opt. Lett. 35, 971, 2010, 第 3 作者
(47) Backside-illuminated infrared photoluminescence and photoreflectance: Probe of vertical nonuniformity of HgCdTe on GaAs , App. Phys. Lett. 96, 121915, 2010, 第 1 作者
(48) Modulation mechanism of infrared photoreflectance in narrow-gap HgCdTe epilayers: A pump power dependent study, J. Appl. Phys. 108, 023518, 2010, 第 1 作者
(49) Microwave and infrared dielectric response of tunable Ba1-xSrxTiO3 ceramics, Acta Materialia 57, 4491, 2009, 第 4 作者
(50) Realization of photoreflectance spectroscopy in very-long wave infrared of up to 20 microns, Appl. Phys. Lett. 95, 041908, 2009, 第 1 作者
(51) Impurity levels and bandedge electronic structure in as-grown arsenic-doped HgCdTe by infrared photoreflectance spectroscopy, Phys. Rev. B 80, 155125, 2009, 第 1 作者
(52) Evolution of infrared photoreflectance lineshape with temperature in narrow-gap HgCdTe epilayers, Appl. Phys. Lett. 93, 131914, 2008, 第 1 作者
(53) Evolution of valence-band alignment with nitrogen content in GaNAs/GaAs single quantum wells, Appl. Phys. Lett. 93, 031904, 2008, 第 1 作者
(54) “Blueshift” in photoluminescence and photovoltaic spectroscopy of the ion-milling formed n-on-p HgCdTe photodiodes, Appl. Phys. Lett. 90, 201112, 2007, 通讯作者
(55) Cutoff wavelength of Hg1-xCdxTe epilayers by infrared photoreflectance spectroscopy, Appl. Phys. Lett. 90, 171101, 2007, 第 1 作者
(56) Photoreflectance spectroscopy with a step-scan Fourier-transform infrared spectrometer: Technique and applications, Rev. Sci. Instrum. 78, 013111, 2007, 第 1 作者
(57) Anomalous temperature dependence of absorption edge in narrow-gap HgCdTe semiconductors, Appl. Phys. Lett. 89, 021912, 2006, 通讯作者
(58) Photomodulated infrared spectroscopy by a step-scan Fourier transform infrared spectrometer, Appl. Phys. Lett. 89, 182121, 2006, 第 1 作者
(59) Modulated photoluminescence spectroscopy with a step-scan Fourier transform infrared spectrometer, Rev. Sci. Instrum. 77, 063104, 2006, 第 1 作者
(60) Magnetophotoluminescence study of GaxIn1-xP quantum wells with CuPt-type long-range ordering, J. Appl. Phys. 100, 053522, 2006, 第 1 作者
(61) Ordering effects on optical transitions in GaxIn1-xP/(Al0.66Ga0.34)yIn1-yP quantum wells studied by photoluminescence and reflectivity spectroscopy, Phys. Rev. B 68, 165327, 2003, 第 1 作者
(62) Forbidden transitions and the effective masses of electrons and holes in In1-xGaxAs/InP quantum wells with compressive strain, J. Appl. Phys. 93, 951, 2003, 第 1 作者
(63) Ordering parameter and band-offset determination for ordered GaxIn1-xP/(Al0.66Ga0.34)yIn1-yP quantum wells, Phys. Rev. B 66, 035109, 2002, 第 1 作者
(64) Effective mass and exciton binding energy in ordered (Al)GaInP quantum wells evaluated by derivative of reflectivity, J. Appl. Phys. 91, 2553, 2002, 第 1 作者
(65) Tensile strained InGaAs/InP multiple-quantum-well structures studied by magneto-optical spectroscopy, J. Appl. Phys. 87, 4303, 2000, 第 1 作者
(66) The method of the minimum sum of squared acoustic pressures in an actively controlled noise barrier, J. Sound Vibra. 204, 381, 1997, 第 1 作者

科研活动

   
科研项目
( 1 ) InAs/GaSb超晶格红外探测材料的调制光谱研究(国家基金), 主持, 国家级, 2012-01--2015-12
( 2 ) 稀铋量子阱界面效应与能带结构的调制光谱研究(国家基金), 主持, 国家级, 2013-01--2016-12
( 3 ) 稀铋稀氮中红外材料与器件物理, 主持, 国家级, 2014-01--2018-08
( 4 ) 二维空间分辨与扫描成像红外光致发光谱实验系统, 主持, 部委级, 2014-01--2017-12
( 5 ) InAs/GaSb超晶格纳米材料均匀性调制 光谱方法与调控机理, 主持, 省级, 2016-07--2019-06
( 6 ) HgCdTe面阵探测器材料均匀性的调制光致发光谱方法与机理, 主持, 国家级, 2017-01--2020-12
参与会议
(1)Infrared photoreflectance of HgTe/HgCdTe superlattices   第十九届全国凝聚态光学性质学术会议   邵军,朱亮清,陈熙仁   2018-07-25
(2)Infrared modulation spectroscopy of narrow-gap semiconductors (invited)   第十二屆海峡两岸三地光电子学研讨会   邵军,陈熙仁,朱亮清,吕翔,陆卫,褚君浩   2018-05-02
(3)Photoluminescence and Photoreflectance Spectroscopy in Infrared of up to Terahertz (keynote)   Jun Shao, Wei Lu, Xiren Chen, and Junhao Chu   2018-04-23
(4)中、长波红外砷掺杂碲镉汞退火激活的光致发光谱分析   第21 届全国半导体物理学术会议   2017-07-19
(5)光致发光谱分析InGa(N)As/GaAs单量子阱界面退火演化   第二十届全国半导体物理学术会议   2015-07-16
(6)InAs/GaSb 超晶格 界面能级与能带结构的红外调制光谱分析   第十九届全国半导体物理学术会议   2013-07-16
(7)Arsenic-doped narrow-gap HgCdTe epilayers studied by modulation spectroscopy   7th International Conference on Thin Film Physics and Applications (TFPA 2010)   Jun Shao, W. Lu, X. Lu, S. Guo, J. Chu, L. Chen, J. Wu, and L. He   2010-09-24
(8)Photoreflectance spectroscopy with a Fourier-transform infrared spectrometer: from visible to far infrared   35th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2010)   Jun Shao and Wei Lu   2010-09-05
(9)Application of infrared photoreflectance to low-dimensional semiconductors: demonstration and warning   8th International Symposium on Advanced Photonic Science and Technology   Jun Shao and Xiang Lu   2010-08-01
(10)Photoreflectance spectroscopy with a Fourier-transform infrared spectrometer: technique and applications   6th International Symposium on Advanced Photonic Science and Technology   Jun Shao, X. Lu, W. Lu, and J. Chu   2008-08-25

学术兼职

美国“科学仪器评论”编委(Editorial Board, Review of Scientific Instruments, AIP, 2010-2012)

Outstanding and exceptional referees for 2010, Review of Scientific Instruments

J. Appl. Phys., J. Electron. Matter., Solid State Commun., Solid State Sci. 等近10种SCI期刊审稿人