基于石墨烯/硫化铅量子点异质结的窄带光电探测器

纳米材料硫化铅量子点(PbS QD)以其高光吸收率和尺寸可调的带隙,被视为短波红外(SWIR)光电探测器的重要候选材料。将卤素配体置换的PbS QD薄膜与单层石墨烯结合制备了石墨烯/硫化铅量子点异质结光电探测器。采用液相配体交换技术结合单步旋涂工艺,实现了PbS QD薄膜的均匀沉积。该技术不仅减少了缺陷态的产生,而且通过单步旋涂工艺能够实现所需薄膜厚度的快速沉积,简化了器件制备流程,满足工业化生产要求。测试了器件在SWIR波段的性能,结果显示该光电探测器在1550 nm处响应度为1.26×10^(4)A/W,显著高于其他波段,证实器件在1550 nm波段附近具有窄带探测的能力。此外,在1550 nm处比探测率高达1.49×10^(12)Jones。该结果表明器件在SWIR波段具备高探测灵敏度和实际应用的潜力。

硅基光电子与微电子单片集成研究进展

硅基光电子具有与CMOS工艺兼容,借助成熟的微电子加工工艺平台可以实现大规模批量生产,具有低成本、高集成度、高可靠性的优势。通过CMOS工艺可以实现硅基光电子和微电子的单片集成,发挥光电子在信息高速传输和微电子在信息高效处理的优势,充分实现微电子与光电子的融合与取长补短,实现性能更优的光电集成芯片。介绍了国内外硅基光电子器件与集成芯片的研究进展,重点介绍了本课题组在硅基光电子与微电子集成方向的研究进展,包括硅基激光器、硅基光调制器、硅基发光器件与控制电路单片集成、硅基光电探测器与接收电路单片集成、硅基微环滤波器与温控电路单片集成、单片集成硅光收发芯片等。

忆阻器类脑芯片与人工智能

现阶段计算与存储分离的"冯·诺依曼"体系在功耗和速率方面已经不能满足人工智能、物联网等新技术的发展需求,存算一体化的类脑计算方案有望解决这一问题,迅速成为研究热点。忆阻器是一种新型微电子基础器件,其电阻可通过外场连续调节且具有非易失性、小尺寸、低能耗、高速和CMOS兼容等优良特性,被认为是快速实现存算一体化计算最具潜力的类突触器件。与此同时,光电子器件和神经元遵从动力学数学同构性,借助这种同构性可用光电子器件模拟神经元行为并实现类脑计算,基于光子器件的类脑芯片正在往更高集成度、更低功耗、更高性能方向发展,其将会在类脑计算领域发挥越来越重要的作用。介绍忆阻器材料和器件方面的研究进展,具体包括石墨烯材料低温生长,小尺寸钙钛矿忆阻器件、Parylene忆阻器件、WTiO_x忆阻器件以及光子集成类突触器件及芯片等方面研究,并讨论忆阻器在类脑芯片和人工智能领域的应用前景。

基于光电器件的神经形态类脑芯片研究进展

随着信息技术和大数据时代的迅猛发展,计算效率和速度逐渐受到冯·诺依曼架构的制约。神经形态类脑计算通过模拟大脑的运行机制实现存算一体化逐渐成为研究热点。光电器件和神经元遵从的动力学具有数学同构性,利用这种同构性可以实现基于光电器件的神经形态类脑芯片,实现类脑的学习、决策、认知等数据处理和分析功能。系统总结了光电类脑器件的工作原理,基于光电类脑器件构建的人工神经元,以及在此基础上构建的神经形态类脑芯片。随着基于光电器件的神经形态类脑芯片逐渐向着高集成度和低功耗方向发展,其必将会在神经形态类脑计算领域扮演越来越重要的角色。

高性能近红外硅光电倍增管的设计

为了进一步提高硅光电倍增管在近红外波段的光子探测效率,提出了一种平面型外延电阻淬灭型硅光电倍增管和一种基于倒金字塔结构的硅光电倍增管。通过各向异性腐蚀形成倒金字塔结构,在倒金字塔4个侧面以离子注入的方式形成p-enrich区域,增大了PN结的结面积,加大了有效光探测面积,提高了几何填充因子,从而在一定程度上提高了光子探测效率,并对相同掺杂浓度的平面型硅光电倍增管和基于倒金字塔结构的硅光电倍增管结构进行仿真。结果表明:2种器件的击穿电压约为-13 V;微单元尺寸为20μm、过电压6 V时900 nm处的平面型外延电阻淬灭型硅光电倍增管和基于倒金字塔结构的硅光电倍增管的光子探测效率分别为11.2%和15.6%,说明2种结构均能够对近红外波段的光进行有效探测,而基于倒金字塔结构的硅光电倍增管能够提高器件近红外波段的光子探测效率。

石墨烯射频与光电子器件研究进展

石墨烯是一种由sp^2共轭碳原子组成的只有单原子层厚的二维晶体,以其独特结构蕴含丰富的新物理、新化学特性和新奇效应,成为兼有优良的力学、热学、光学和电学特性于一体的神奇材料,可用于传感、生物、能源、信息、环保、显示触控、复合/导热/导电/防腐材料等领域。我国目前在石墨烯粉体材料生产、超级电容器、锂离子电池、导电油墨、防腐涂料、