GaAs基RTD与MSM光电集成

报道了GaAs基共振隧穿二极管(RTD)与金属-半导体-金属光电探测器(MSM PD)单片集成的两种光电集成电路,并在室温条件下分别测试了RTD器件、MSM器件和集成电路的电学特性.测试表明:RTD器件的峰谷电流比为4;由于改进了在半绝缘GaAs衬底上制作MSM的方法,5V偏压下的电流由原来的2μA增加到了18μA,基本实现了两种电路的逻辑功能.     

高功率激光在铯金属蒸气中产生三阶谐波

讨论了在铯（Ｃｓ）原子蒸气中的光学三阶谐波的产生。理论分析表明，铯的非线性极化率系数Ｘ￣（３）（３ω）在λ＝１．０７９０μｍ处存在双光子共振增强效应，给出了为达到位相匹配所需的温度。实验获得了１．０７９０μｍ光波作用于Ｃｓ所产生的三阶谐波谱线（３５９．７ｕｍ）的照片。     

一种电磁式声能收集器的设计

基于电磁感应和亥姆霍兹共振原理设计一种电磁声能收集器,通过声-力-电转换的理论研究和实验测试证明装置能够有效地将声能转换为电能。声能收集器由亥姆霍兹共振器和电磁换能器耦合而成,当入射声波频率与声能收集器共振频率一致,声压被亥姆霍兹共振器放大,同时声能收集器输出电压也达到最大。模拟和实验结果表明,当声能收集器工作于共振频率时,输出的电压值最大,并且输出电压与输入声压成正比。     

考虑电极反射与吸收条件下4H-SiC金属-半导体-金属紫外光探测器响应度对器件结构依赖性的二维数值计算

本文使用数值计算方法建立了4H-SiC金属-半导体-金属紫外光探测器的二维模型。通过求解泊松方程,电流连续方程以及电流密度方程计算了该探测器依赖于器件结构的响应度。计算结果与实验数据符合较好,验证了模型的正确性。考虑到金属电极对紫外光的反射和吸收,详细研究了各种器件参数对响应度的影响并分析了其工作机理。结果表明响应度与电极高度成反比并随电极间距和宽度的增加而增加。紫外可见比大于1000。通过优化探测器结构,电极高度为50 nm电极宽度和间距为3 μm 和9 μm的探测器在10V偏压下具有最高响应度 180.056 mA/W,同时该探测器的峰值量子效率和最大紫外可见比分别为77.93%和1875。     

亚波长金属椭球周期阵列—金属薄膜复合结构的光透明特性研究

设计了一种新型的亚波长透明金属结构,该结构由一层六角晶格排列的椭球形金纳米颗粒沉积在金膜上构成。使用时域有限差分法计算了该结构的透射特性,发现该金属结构具有强的光学透明现象。随着椭球纵横比或金膜厚度的增加,共振透射峰出现明显的蓝移,且透射率发生显著变化。此外还发现,金纳米椭球颗粒阵列位于金膜上表面时的透射率比位于下表面时的透射率要大。     

一种0.18m单层多晶硅CMOS音频-调制器

设计了一种应用于18位高精度音频模数转换器(ADC)的三阶Σ-Δ调制器。调制器采用2-1级联结构,优化积分器的增益来提高调制器的动态范围。采用栅源自举技术设计输入信号采样开关,有效提高了采样电路的线性度。芯片采用中芯国际0.18μm混合信号CMOS工艺,在单层多晶硅条件的限制下,采用MIM电容,实现了高精度的Σ-Δ调制器电路。测试结果表明,在22.05kHz带宽内,信噪失真比(SNDR)和动态范围(DR)分别达到90dB和94dB。     

多层介质膜MIM薄膜二极管的I-V特性研究

制备了一种用于有源矩阵液晶显示的具有对称结构、较好 I-V特性对称性和较高电流通断比的 MIM薄膜二极管。采用了基于反应溅射的多层膜工艺制备其 Ta2 O5绝缘层。采用原子力显微镜 (AFM)对 Ta2 O5膜进行了表面分析 ,并对 MIM薄膜二极管的 I-V特性进行了测试。AFM分析结果表明 ,电子束蒸发 /反应溅射 /电子束蒸发法工艺制备的绝缘膜表面平整 ,膜层较致密 ;I-V特性测试结果显示 ,MIM-TFD的电流通断比约为 1 0 5,I-V特性曲线的非线性系数为 1 0 ,左右阈值电压分别为 6.3 V和 5 .8V,具有良好的对称性。该 MIM薄膜二极管的性能可以满足有源矩阵液晶显示的要求     

金刚石膜MSM紫外探测器光谱响应拟合分析

应用 MSM结构光电探测器相对光谱响应的理论公式 ,得到金刚石膜 MSM紫外光电探测器相对光谱响应理论曲线 ,与实验曲线进行比较 ,发现两者吻合得很好。探测器光谱响应的截止波长都在 2 2 0～ 2 3 0 nm范围 ,紫外光与可见光的相对响应度相差一个数量级。根据 MSM结构光电探测器光谱响应曲线拟合出金刚石薄膜厚度、少子扩散长度等表征参数 ,探讨金刚石膜吸收层反射率、吸收系数、金刚石的晶粒大小及金属电极叉指指宽、指距等参数对金刚石膜 MSM光电探测器光谱响应和量子效率的影响。     

表面等离子激元净放大的结构设计与理论分析

连续波发生器的SPASER(Surface Plasmon Amplification by Stimulated Emission of Radiation)相当于净放大等于零,不能作为放大器使用,文中采用改进的MIM波导结构实现SPASER作为放大器可能性。利用汉密尔顿函数的理论模型得到了放大器激射条件,数值计算表明:采用改进的MIM波导结构实现解决SPASER的内反馈问题和消除SP的净增益问题是可行的;改进结构在不到100 fs的时间里实现了SP激子数的稳定水平;改进SPASER放大器响应时间为100 fs,带宽为1.5~2 THz,SP的放大增益在30~60 dB范围。上述研究成果将为大规模集成光子学芯片设计提供了理论和技术基础。     

一种新的语音信号共振峰提取的算法

本文提出了一种新的语音信号共振峰的提取方法。在LPC幅度谱上搜寻最大的极大值点所对应的频率,并将它作为构成声道参数的某一谐振腔所对应的共轭复根的角度,再通过LPC系数的相—频特性的一次导数和三次导数相结合的方法求出这对共轭复根的幅度,从而确定了该谐振腔,也就得到了该谐振腔的共振峰。然后,用LPC的多项式对该谐振腔所对应的多项式做多项式除法,得到新的LPC系数,接着重复前面的步骤,可以较好地求出在LPC谱中对应幅度最大的两个共振峰。     

低真空退火对GaN MSM紫外探测器伏安特性的影响

利用金属有机化学气相沉积生长的非故意掺杂GaN单晶制备了金属一半导体一金属交叉指型肖特基紫外探测器。用肖特基势垒的热电子发射理论研究了低真空下不同热退火条件对器件伏安特性的影响。Au-GaN肖特基势垒由退火前的0．36eV升高到400℃0．5h的0．57eV,退火延长为1h势垒反而开始下降。分析结果表明：由工艺造成的填隙Au原子引入的缺陷是器件势垒偏低的主要原因,Au填充N空位形成了施主型杂质是退火后势垒升高的主要原因。     

MIM薄膜二极管Ta_2O_5绝缘膜的AFM分析及其I-V特性研究

制备了一种用于有源矩阵液晶显示的Ｔａ－Ｔａ２Ｏ５－Ｔａ 结构ＭＩＭ 薄膜二极管。其中,作为介质层的Ｔａ２Ｏ５ 膜由不同成膜技术得到。采用原子力显微镜（ＡＦＭ）对Ｔａ２Ｏ５ 膜进行了表面形貌分析,并对其ＭＩＭ 二极管的伏安特性进行了测试与比较。结果表明,用溅射／阳极氧化二步法制备的Ｔａ２Ｏ５ 膜作绝缘层的ＭＩＭ 二极管,其Ｉ－Ｖ特性的非线性系数β＝ ２５,远高于阳极氧化法及溅射法所得Ｔａ２Ｏ５ 膜的ＭＩＭ 二极管的非线性系数（β＝ ９和５）,电流通断比（１０５）分别较阳极氧化法及溅射法工艺制备的ＭＩＭ－ＴＦＤ高１和３ 个数量级,且其伏安特性的对称性也较好     

一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器的研制

采用Ni/Au作为肖特基接触制备了一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器,并测量和分析了阵列器件的Ⅰ-Ⅴ、光谱响应特性.结果表明,阵列探测器性能均匀性好,击穿电压均高于100V.阵列中单器件暗电流小,在偏压为20V的时候,最大暗电流均小于5pA(电流密度为5nA/cm2),光电流比暗电流高3个数量级以上.其光谱响应表明,单器件在电压为20V时的响应度约为0.09A/W,比400nm时的比值均大5000倍,说明探测器具有良好的紫外可见比.     

MSM结构平面及掩埋叉指电极间电场的分布特性

提出了一种新型具有掩埋电极的金属-半导体-金属(MSM)探测器原型器件结构,并用数值计算的方法研究了其激活层内电场的分布特性,讨论了掩埋电极深度对电场分布的影响,并与传统平面叉指电极结构进行比较,得出该结构对器件性能改善具有重要的作用.     

一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器的研制

采用Ni/Au作为肖特基接触制备了一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器,并测量和分析了阵列器件的Ⅰ-Ⅴ、光谱响应特性.结果表明,阵列探测器性能均匀性好,击穿电压均高于100V.阵列中单器件暗电流小,在偏压为20V的时候,最大暗电流均小于5pA(电流密度为5nA/cm2),光电流比暗电流高3个数量级以上.其光谱响应表明,单器件在电压为20V时的响应度约为0.09A/W,比400nm时的比值均大5000倍,说明探测器具有良好的紫外可见比.     

增加表面等离子体波导中慢光的传播长度研究

因为金属内部的吸收损耗,表面等离子体波导的应用受到了阻碍.通过在电介质芯中引入非线性材料,提出了参量增益机制来补偿纳米尺寸金属-绝缘体-金属(MIM)波导中的传输损耗.有限差分时域法( FDTD)进行仿真结果表明,使用此方法群速度为0.005c的慢光的传播长度显著增加到为原来的四倍.     

Pt/Si界面化学键性质的研究

在超高真空系统中,超薄层 Pt淀积膜原位蒸发在原子清洁的 Si(111)表面上形成 Pt/Si界面.利用光电子谱技术(XPS和UPS)研究了Pt/Si 界面的化学性质.测量了Si2p和Pt 4f芯能级和价带电子态,并着重研究这些芯能级及电子态在低覆盖度时的变化.由 Si(2p)峰的强度随 Pt 覆盖度的变化可以清楚证明:在 300 K下淀积亚单原子层至数个单原子层 Pt的 Pt/Si(111)界面发生强烈混合作用,其原子组伤是缓变的.由于Si原子周围的 Pt原子数不断增加,所以 Pt 4f芯能级化学位移随 Pt原子覆盖度的增加而逐步减小,而Si 2p芯能级化学位移则逐步增大.同时,Pt 4f峰的线形也产生明显变化,对称性增加;Si 2p峰的线形则对称性降低.淀积亚单原子层至数单原子层Pt的UPS谱,主要显示两个峰:-4.2eV(A峰),-6.0eV(B峰).A峰随着覆盖度的增加移向费米能边,而B峰则保持不变.这说明Ptd-Sip键合不受周围Pt原子增加的影响.利用Pt/Si界面Pt原子向Si原子的间隙扩散模型讨论了所观察到的结果.