一种实用半导体激光器阈值电流测试仪

设计并研制了半导体激光器阈值电流测试仪,能够显示出半导体激光器的PI曲线及阈值电流。采用单片机ATmega64和D/A转换芯片AD558构成的锯齿波发生器作为半导体激光器的驱动源,并通过单片机实现驱动电流和光功率数据的采集以及阈值电流的求解。本方法能在不到1 s的时间内测出半导体激光器的阈值电流,可以忽略激光二极管的结温及环境温度对测量结果造成的影响。该测试仪驱动电流的量程可选,最高可达100 mA。利用该测试仪分别对2个半导体激光器进行了10次测量,测量结果的标准差分别是0.092和0.089。测试结果表明,研制的仪器具有良好的可靠性和稳定性。

异质栅非对称Halo SOI MOSFET亚阈值电流模型

在沟道源端一侧引入高掺杂Halo结构的异质栅SOI MOSFET,可以有效降低亚阈值电流.通过求解二维泊松方程,为该器件建立了亚阈值条件下的表面势模型.利用常规漂移-扩散理论,在表面势模型的基础上,推导出新结构器件的亚阈值电流模型.为了求解简单,文中给出了一种分段近似方法,从而得到表面势的解析表达式.结果表明,所得到的表面势解析表达式和确切解的结果高度吻合.二维器件数值模拟器ISE验证了通过表面势解析表达式得到的亚阈值电流模型,在亚阈值区二者所得结果吻合得很好.

低阈值电流密度INGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱激光器

利用分子束外延技术，生长了极低阈值电流密度、低内损耗、高量子效率的InGaAs／GaAs／AlGaAs应变量子阱激光器．在腔长900μm时，80μm宽接触激光器阈值电流密度是125A／cm2，在腔长为2000μm时是113A／cm2，这样低的阈值电流密度是目前国内报道的最低值．激光器的内损耗和内量子效率分别是2cm－1和84％．

激光二极管的阈值电流与光谱特性研究

本文研究了激光二极管的阈值电流特性,利用光纤光谱仪测量了阈值电流两侧输出光的光谱分布;利用恒温控制仪改变温度,研究温度对阈值电流和输出光光谱的影响。本文研究表明:在电流没有达到阈值时,光谱的半高宽很宽,电流大于阈值后,激光输出功率迅速增大,光谱半高宽明显减小;随着温度的升高,激光二极管的阈值电流会增大,输出光功率减小,峰值波长向长波长移动。本实验能让学生更深刻地理解激光二极管的工作原理以及一些基本的光学概念,拓展了理科光学实验的课程内容。

半导体激光器阈值电流测试方法研究

介绍了一种基于单片机和虚拟仪器技术的半导体激光器阈值电流的测量方法,以单片机为核心设计了半导体激光器的驱动电路以及驱动电流和光功率的的采集电路,并实现了与PC机的通信。利用虚拟仪器技术实现对单片机的控制、参数设定、数据处理和存储、PI曲线的显示以及阈值电流的求解。实验结果表明:利用两段直线拟合法求得的阈值电流最准确,重复测量时可靠性最好。

GaN HFET中的亚阈值电流和穿通

通过自洽求解二维泊松方程和薛定谔方程发现栅-漏间隙中的强场峰两侧的异质结能带产生巨大畸变,使部分二维电子气不能通过强场峰而形成局域电子气。从电子气补偿效应出发研究了外沟道夹断前后的沟道电阻变化。研究了从外沟道渗透到内沟道的电场梯度和缓冲层沟道阱,发现了新的电场梯度引起的能带下弯(Electric field gradient induced band bowing,EFGIBB)效应。从漏电压引起的电势下降(Drain-induced barrier lowering,DIBL)和EFGIBB两效应出发建立起新的穿通阱模型,由此解释了实验中观察到的各类阈值电压负移、亚阈值电流和穿通等沟道夹断以后的行为,发现了由强负栅压引起的新穿通现象。最后讨论了新穿通行为对器件性能的影响,探索优化设计器件结构,改善器件性能的新途径。

空间辐射环境对激光光源阈值电流特性的影响

激光光源是卫星光通信系统中重要的终端部件,其工作性能最终影响和制约着通信系统的稳定性和可靠性。对空间辐射环境下GaAs,InP激光有源材料的阈值电流密度变化进行了深入的理论研究。数值计算结果表明阈值电流密度的变化与辐射粒子注量呈线性关系,InP激光光源较GaAs激光光源具有更优越的空间抗辐射性能。进一步将理想大气条件下辐射对激光光源的影响拓展到真空环境,结果表明真空环境对辐射造成的影响有一定的加剧破坏作用,但是并不明显,真空环境对激光光源的影响作用主要表现为中心波长漂移。

影响InGaP／InP半导体激光器阈值电流密度若干问题的研究

本文对影响ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ激光器阈值电流密度的晶格失配，掩埋异质结构和掺杂控制等问题进行了分析和讨论．从Ｋｕｐｈａｌ和Ａｒａｉ模型着手计算了与ＩｎＰ晶格匹配ＩｎＧａＡｓＰ的熔体组成．并从实验上进行了仔细调整．获得了激射波长为１．３μｍ．失配量≤１．４×１０－３的ＤＨ结构ＬＰＥ工艺条件．探讨了新的腐蚀工艺和二次外延工艺参数对掩埋异质结构形成的影响；提出采用二次外延过程中Ｚｎ扩散来控制限制层（３）掺杂的新方法，避免了纵向ｐ－ｎ结偏位现象的出现．获得了室温下阈值电流最低小于２５ｍＡ、在６０ｍＡ直流驱动下单面光输出功率高达１２．５ｍＷ、激射波长为１．３μｍ的ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰＤＣ－ＰＢＨ激光器．

MOCVD生长低阈值电流GaInP/AlGaInP 650nm激光器

通过MOCVD外延实现了限制层高铝组分及高掺杂,制作出低阈值电流密度的压应变多量子阱激光器材料,后工艺制备了低阈值电流基横模弱折射率脊形波导激光器。该激光器阈值电流最低达到6.2mA,这是我们所见报道的650nm A lGaInP红光激光器的最低阈值电流。在25mA工作电流下,基横模连续输出功率达到18mW。

量子阱激光器的阈值电流和外量子效率

对于半导体分别限制单量子阱激光器，为了降低阈值电流，提高外量子效率，分析和讨论了影响阈值电流和外量子效率的各种因素，并做了一定的数值计算，给出了最佳结构参数。

基于亚阈值电流阵列的低成本物理不可克隆电路设计

物理不可克隆函数(PUF)能够提取出集成电路在加工过程中的工艺误差并将其转化为安全认证的密钥。由于常用于资源及功耗都受限的场合,实用化的PUF电路需要极高的硬件利用效率及较强的抗攻击性能。该文提出一种基于亚阈值电流阵列放电方案的低成本PUF电路设计方案。亚阈值电流阵列的电流具有极高的非线性特点,通过引入栅控开关和交叉耦合的结构,能够显著提升PUF电路的唯一性和稳定性。此外,通过引入亚阈值电流的设计可以极大地提高PUF的安全性,降低传统攻击手段的建模攻击。为了提升芯片的资源利用率,通过详细紧凑的版图设计和优化,该文提出的PUF单元面积仅为377.4 μm^(2),使得其特别适合物联网等低功耗低成本应用场景。仿真结果表明,该文所提亚阈值电路放电阵列PUF具有良好的唯一性和稳定性,无需校准电路的标准温度电压下唯一性为48.85%;在温度范围–20~80°C,电压变动范围为0.9~1.3V情况下,其可靠性达到了99.47%。

低阈值电流、高量子效率脊形波导激光器

研制了低阈值电流、高量子效率６７０ｎｍ压缩应变单量子阱ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ脊形波导激光器。测量解理成的激光器条，腔长为３００μｍ时，阈值电流为１２．８ｍＡ，双面外部量子效率之和达到９４．６％。

基于二维电势的超短沟道MOSFET亚阈值电流模型

随着器件工艺的更新,亚阈值电流对MOSFET的亚阈值特性的影响越来越大,但是目前的计算均是基于一维或者准二维电势模型,计算量小但是误差大。基于二维电势模型,使用最小二乘法将二维电势解析式转化为二次抛物线方程,并用泰勒级数展开法计算得到二维电势的指数函数积分。并且考虑在沟道超短的情况下,热电子发射电流已经无法忽略,因而考虑了热电子发射电流并联的影响,最终得到了适用于超短沟道的精确的亚阈值电流模型。通过将计算结果与Medici仿真结果对比,验证了该模型能够准确模拟超短沟道下的MOSFET在亚阈值区的电流。

光注入下VCSEL在阈值电流附近的非线性响应特性

实验研究了光注入下1 300nm-VCSEL在阈值电流附近的非线性响应特性.研究结果表明,在平行光注入下,激光器输出功率随注入功率的增加呈现出非线性变化.当失谐频率较大时,激光器输出功率将随注入功率增加到一定值后突然下降,然后再缓慢增加.通过连续增加或减小外部注入光功率,激光器的输出功率将出现呈逆时针变化的双稳环;正交光注入下VCSEL的输出特性与平行光注入下的情况类似,且在连续增加或减小外部注入光功率的过程中能观察到呈顺时针变化的双稳环.

短沟道MOS FET亚阈值电流的解析模型

利用二维泊松方程的解析解,得到了短沟道MOS FET亚阈值电流的解析模型.在弱反型区,解析模型的结果与数值模拟的结果符合较好.

1.3μm InGaAsP/InP双异质结激光器阈值电流与温度的关系

测量了1.3μm InGaAsP/InP DC-PBH 激光器在直流工作条件下,阀值电流密度随温度的变化。应用电子从四元有源区泄漏入 InP 限制层的机理讨论了实验结果。

基于阈值电流变化的自适应恒流源设计

红外激光触发器产生的触发信号是阴影照相站工作的起始信号。红外激光触发器在长时间工作过程中的稳定性非常关键,一旦出现误触发信号,将导致照相站的后续设备无法正常工作。因此,提高红外激光触发器的长期工作稳定性极为重要。本文根据红外激光器的阈值电流的温度特性,结合先验公式对红外激光器的阈值电流与温度的关系进行了推导计算,依据计算结果设计了自适应恒流源,在0~30℃范围内,3种不同温度阶段自适应恒流源输出3种不同的电流,使红外激光器工作在稳定区域。进行了长达一个多月的上电运行试验,恒流源可以及时根据红外激光器的温度调整输出电流,触发器未发生误触发现象,工作正常。本设计提高了红外激光触发器稳定性,为阴影照相站的稳定工作奠定了良好的基础,具有重要的工程价值。

量子阱激光器的阈值电流与腔长关系

一般激光器的阈值电流会随着腔长增加而增大,但是最近发现单量子阱激光器的阈值电流在很大的腔长范围内保持恒定。造成这样现象的原因是由于激光器有源区不掺杂和采用了线形渐变折射率导引机制的量子阱激光器结构,这样可以有效的减少载流子泄漏和非辐射复合,因此激光器内损耗很小,阈值增益主要由腔面损耗决定,致使阈值电流在很大的腔长范围内保持恒定。

一种基于电荷法模型的亚阈值电流分析方法

采用电荷法,避免使用有效沟道厚度的近似概念,较严格地讨论了MOS场效应管的亚阈值电流、亚阈值摆幅,其结果与实验数据符合较好。

对称三材料双栅应变硅MOSFET亚阈值电流与亚阈值斜率解析模型

基于泊松方程和边界条件,推导了对称三材料双栅应变硅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET:metal oxide semiconductor field effect transistor)的表面势解析解.利用扩散-漂移理论,在亚阈值区电流密度方程的基础上,提出了亚阈值电流与亚阈值斜率二维解析模型.分析了沟道长度、功函数差、弛豫Si Ge层的Ge组份、栅介质层的介电常数、应变硅沟道层厚度、栅介质高k层厚度和沟道掺杂浓度等参数对亚阈值性能的影响,并对亚阈值性能改进进行了分析研究.研究结果为优化器件参数提供了有意义的指导.模型解析结果与DESSIS仿真结果吻合较好.