基于4.3 THz量子级联激光器的微米级无损厚度测量

构建和描述了一种用于获取硅片厚度的零差检测系统。利用4.3-THz激光束的传输相变与机械旋转台控制的入射角之间的关系,可以使用标准残差法精确推导被测样品的厚度值。结果表明,样品的厚度拟合值与光学显微镜的精确测量结果仅相差2.5~3μm,实现了微米级精度的太赫兹无损厚度测量。实验验证了太赫兹量子级联激光器在非接触无损测量中的有效性。

基于太赫兹时域光谱和PCA-SVM算法的甜蜜素含量分析

光谱分析是研究太赫兹(THz)辐射与物质相互作用的重要手段。采用全光纤式THz时域光谱(THz Time-Domain Spectroscopy,THz-TDS)系统测试了不同含量甜蜜素样品的透过率光谱,发现甜蜜素的特征吸收峰位置在1.4 THz和1.7 THz附近;采用主成分分析结合支持向量机(PCA-SVM)的方法建立了甜蜜素含量回归模型,然后将其预测结果与遗传算法结合偏最小二乘(GA-PLS)模型进行分析比较,并引入决定系数(R 2)和预测均方根误差(RMSE)来评价建模效果,对以10%含量梯度制作的样品集进行检测。研究结果表明,采用PCA-SVM、SVM和GA-PLS方法建立的预测模型的RMSE分别为1.885%、1.926%和2.432%。因此,PCA-SVM方法的预测效果最优,且预测数据与实际数据均表现出良好的相关性,获得了效果良好的含量回归预测模型,为甜蜜素含量的检测与分析提供了一种有效手段。

高反压器件终端结构模拟中耗尽层的先验估计

从基本半导体方程出发,用奇异摄动方法建立了适用于终端结构模拟的数学模型,然后,采用上、下解方法对牦尽层边界给出了一个先验估计,克服了迭代计算耗尽层边界时,由于初值选得过大或过小造成的电场、电位围绕期望值波动的现象。最后,给出了一个数值例子。

p型量子阱太赫兹振荡器研究

采用非抛物平衡方程理论研究了直流偏置下 p型量子阱负有效质量 p+ pp+ 二极管电流的时空特性。在适当的掺杂和偏置条件下 ,由于高场畴的形成 ,二极管中将产生太赫兹 (THz,1 THz=1 0 1 2 Hz)电流自振荡。计算了自振荡频率对直流偏置的依赖性 ,提出了设计可调谐

半导体超晶格太赫兹倍频器研究

提出一种基于电场驱动的GaAs基微带超晶格高阶谐波产生的太赫兹倍频器,利用平衡方程方法分析了倍频器在磁场下峰值功率输出和在参数空间(Edc,Eac)的分布情况。研究表明,在(Edc,Eac)的参数平面内,磁场对二次和三次谐波功率的峰值影响不大,但磁场会拓宽谐波输出功率的峰值区域,提高在(Edc,Eac)参数空间内输出峰值功率的概率。当Eac确定时,谐波发射功率峰值的位置会受到直流电场产生的布洛赫振荡频率fB、交流电场产生的调制布洛赫振荡频率fM B和磁场引起的回旋振荡频率fc的影响而发生变化。研究表明,基于半导体超晶格的太赫兹倍频器是很有应用潜力的太赫兹波发生器件。

适于半导体器件模拟的改进Gummel算法

本文采用Ｓｌｏｔｂｏｏｍ变量把半导体器件模型归一化为奇异摄动问题．然后对该模型提出一种适于ｍ维（１≤ｍ≤３）数值计算的Ｇｕｍｍｅｌ算法，当外加偏压或器件测度（二维时如有效沟道长度，三维时如器件的有效体积等）足够小时，该算法是收敛的．数值例子表明，改进的Ｇｕｍｍｅｌ算法编程方便，收敛速度快．

“太赫兹物理、器件与应用”专辑前言

太赫兹科学与技术涉及太赫兹物理、材料、辐射源、调制与探测、成像与通信、以及太赫兹波在生物、医学、天文等领域的应用,在物理学、材料科学、生命科学、天文学、信息科学以及国防安全等方面具有重要的学术价值和广泛的应用前景,被誉为改变未来世界的十大技术之一。

多结器件稳态模型的分歧解分析

本文对多结半导体器件方程模型的分歧解进行了分析。首次引入了慢变化变量作为新参数，确定了ｐｎｐｎ器件模型出现分歧解的条件，证明了该模型多稳态的存在性，同时给出了ｐｎｐｎ器件作为晶闸管工作的一个必要条件。

共振声子太赫兹量子级联激光器研究(英文)

本文综述了共振声子太赫兹(THz)量子级联激光器(QCL)载流子输运及其光电特性的研究结果。我们采用Monte Carlo方法模拟了不同有源区结构的共振声子THz QCL,如四阱有源区和三阱有源区结构等,优化了THz QCL的器件参数。计算表明,器件的增益依赖于注入势垒的宽度、掺杂浓度和声子抽运能级间隔等参数。单阱注入的THz QCL可以获得低的激射频率,而三阱有源区结构的THz QCL具有更高的工作温度。我们数值模拟了这两种器件结构在不同寄生电压下的电子输运、增益以及温度特性等。同时,我们实验测量了THz QCL的发射谱偏压和温度效应,计算结果与实验相吻合。研究结果表明,随着偏压增加发射谱出现了明显的频率蓝移,多模激射仅出现在大电流注入情形。与偏压的密切依赖关系不同,激射频率对温度的变化并不敏感。

低温半导体器件模拟的误差限方法

本文从数值方法和求解变量的物理意义两主面出发，提出了适用于低温半导体器件计算机模拟的误差限方法，并且将该方法插入ＭＩＮＩＭＯＳ４．０进行了数值实验．结果表明，设置误差限方法能保证低温半导体器件模拟的数值敛性，并且有较快的收敛速度．

Monte Carlo Simulation of Impurity Scattering Effect in Resonant-Phonon-Assisted Terahertz Quantum-Cascade Lasers

We study the influence of ionized impurity scattering on the electron transport in resonant-phonon-assisted terahertz （THz） quantum-cascade lasers （QCLs）. We treat the ionized impurity scattering rates within the single subband static screening approximation. We find that the ionized impurity scattering supplies an additional current channel across the device,and affects the electrondistribution in different subbands. We conclude that the ionized impurity scattering should be taken into account in the study of the transport properties of resonant-phonon-assisted THz QCLs.

半导体器件瞬态模型渐近分析

本文采用奇异摄动方法分析了半导体器件瞬态模型解的渐近性态，给出了构造近似解的方法和步骤，获得了具有二阶修正精度的解的近似表达式．该近似结果与数值结果相吻合．

77KMOS器件计算机模拟及软件实现

本文分析了半导体器件物理参数的低温模型，对低温器件计算机模拟方法作了具体的考虑，提出了适于低温器件模拟的误差限方法，并将该方法以及低温模型参数插入ＭＩＮＩＭＯＳ４．０进行数值试验，得到了低温ＭＯＳ器件模拟软件ＤＷＭＯＳ。本文给出了ＤＷＭＯＳ部分运行结果。

77K MOSFET计算机模拟增量限制方法

对低温器件计算机模拟方法作了具体的考虑。从求解变量和半导体物理意义出发，数值计算结果事先有一个定性范围，如果每一次循环的迭代初值都修正到这个数值范围内，那么选代过程将以更快的速度接近真解。提出了适用于低温半导体器件计算机模拟的增量限制方法，并且将该方法插入ＭＩＮＩＭＯＳ４．０进行了数值实验。结果表明，设置增量限制能保证低温半导体器件模拟的数值收敛性，并巨有较快的收敛速度。

半导体器件模型的改进迭代方法

考虑的半导体器件模型以Slotboom变量和电势为求解变量。求解泊松方程时,电子和空穴浓度由电流连续性方程的解得到,因而泊松方程是线性的,因此可以获得较满意的泊松方程的解,从而提高计算结果的精度。另外,在每—次Gummel循环开始,迭代初值进行一次修正,即经过Gummel迭代得到的电子和空穴浓度值,不直接用作下一次迭代的初值,而先进行极小化处理,从而加快了收敛速度。最后,给出了一个数值例子。

低温半导体器件模拟中若干问题与对策

低温半导体器件以其优异的性能,可以满足军用和民用等领域中常规器件无法满足的特殊要求.低温微电子学日益成为微电子技术的重要的发展方向,而低温器件计算机模拟则是低温器件分析与设计的重要手段.本文着重讨论了常温下半导体器件的计算机模拟方法在低温下的蜕变及相应的对策,分析了导致常温下方法失效的主要物理参数的低温模型,并提出了低温器件模拟加速收敛的几种数值技术.

pnpn结构器件模型的分析与模拟

将基本半导体方程归一化为奇异振动问题，采用渐近和数值技术，研究了ｐｎｐｎ结构器件模型解的分歧现象，确定了模型解唯一以及模型解出现Ｓ分歧的歧点，由此获得了Ｊ－Ｕ渐近解析表达式。实际例子表明，所获Ｊ－Ｕ的解析式与数值解结果一致。

基于太赫兹量子级联激光器的实时成像研究进展

太赫兹(THz)实时成像是THz技术中颇具潜力的一个领域,具有成像速度快、成像分辨率高等特点,基于THz量子级联激光器(QCL)的实时成像系统是其中最重要的一种,系统体积小、重量轻、成像信噪比高等特点使其在实际应用中具有独特的优势。本文主要介绍了THz QCL器件及其实时成像系统的研究进展,采用超半球高阻硅透镜改善了THz QCL的输出激光,实现了准高斯光束输出,搭建了基于二维摆镜消干涉技术的THz实时成像系统,单帧成像光斑面积45mm×30 mm,实现了对刀片、药片的实时成像演示,成像分辨率优于0.5 mm;最后对成像系统激光源、成像光路和探测端的改进以及成像效果的改善方面进行了综述,并探讨了THz实时成像系统未来的发展趋势及其在材料分析和生物医学成像方面的应用前景。

高速太赫兹探测器

太赫兹(terahertz,THz)技术在高速空间通信、外差探测、生物医学、无损检测和国家安全等领域具有广阔的应用前景.能响应1 GHz调制速率以上THz光的高速THz探测器是快速成像、THz高速空间通信、超快光谱学应用技术和THz外差探测等领域的核心器件.传统的THz热探测器难以实现高速工作,而基于半导体的THz探测器在理论上可实现高速工作.光导天线具有超快的响应速度,可实现常温和宽谱探测;肖特基势垒二极管混频器、超导-绝缘体-超导混频器和超导热电子混频器具有转换效率高、噪声低等优点,可用于高速THz空间外差和直接探测;基于高迁移率二维电子气的天线耦合场效应晶体管灵敏度高、阻抗低,可实现常温高速THz探测;THz量子阱探测器是一种基于子带间跃迁原理的单极器件,非常适合高频和高速探测应用,亚波长金属微腔耦合机理可显著提高器件的工作温度及光子吸收效率.本文对上述几种高速THz探测器进行了综述并分析了各种探测器的优缺点.

基于石墨烯的太赫兹器件研究进展

石墨烯是一种零带隙二维的半导体材料,具有极高的载流子迁移率,优异的机械、电学、热学和光学等性能.在太赫兹辐射源、调制器和探测器件的研究中,石墨烯材料具有独特的优势.本文以石墨烯材料在太赫兹辐射源、调制器以及探测器等器件方面的应用为主,综述了石墨烯太赫兹器件的最新研究进展.