基于忆阻器结构的Ge基光控晶体管制备及其光电性能研究

设计并制备了一种基于忆阻器结构且具有可编程特性的Ge基光控晶体管,它由两个结构为Ni/Ge/GeO_(x)/Al_(2)O_(3)∶HfO_(2)/Pd的忆阻器背对背组成,共用阻变层GeO_(x)/Al_(2)O_(3)∶HfO_(2)、衬底Ge和底电极Ni,阻变层的设计是实现光控晶体管功能的关键。两个顶电极Pd作为光控晶体管源漏极,中间区域作为栅极接受外加光源的栅控。探究了Ge基忆阻器光电响应特性,并实现光控晶体管基于光源栅控的输出与转移特性。进一步地,探究了器件的物理机制并验证设计的科学性和可行性。该光控晶体管具有非易失性与标准CMOS工艺兼容性等优势,能有效简化器件制备工艺、降低制造成本,可为下一代光电芯片研发提供参考。

基于6,13-二氯并五苯微纳米带的高性能有机光控晶体管

有机光控晶体管因其低成本、易加工等特点而受到广泛的关注。通过溶剂氛围滴膜法制备了基于6,13-二氯并五苯的微纳米带。采用氯苯做溶剂时,得到了形貌规则、晶形良好的微纳米带,而采用邻二氯苯做溶剂时,获得了大面积有序、定向生长的微纳米带。随后构筑了基于上述微纳结构的单根和多根微纳米带有机光控晶体管,器件显示了高的光敏特性。在很低强度的入射光(1.55mW/cm2)照射下,其光敏系数达1 300,表明6,13-二氯并五苯在有机微纳光控晶体管方面具有很好的应用前景。

自旋偏压驱动的硅烯和锗烯光控晶体管

基于二维拓扑绝缘体硅烯和锗烯,理论上提出了一种适用于自旋偏压的光控晶体管.利用非平衡格林函数方法,计算了非共振圆偏振光场对硅烯和锗烯晶体管输出电流的影响.研究表明,硅(锗)烯的拓扑性质与漏极电流的输出特性均受控于入射圆偏振光场的手征性和强度.硅烯晶体管在较弱的左旋圆偏振光场和自旋偏压的作用下,可对外输出纯自旋流和完全极化的自旋向上的电流.在强场的作用下,硅烯边缘态发生相变形成带隙,晶体管处于截止状态,对外输出电流几乎为零.有别于硅烯晶体管,锗烯晶体管在较弱光场辐照条件下可以获得稳定的纯自旋流,在强场的作用下对外输出100%极化的自旋向下的电流.通过对中心器件区域同时施加不同手性的圆偏振光,利用非共振偏振光场诱导的边缘态相变和局域光场引起的能带失配可使锗烯晶体管由开态转换到关态.硅烯和锗烯光控晶体管处于开态时自旋相关电流的输出极值几乎相等,但是锗烯光控晶体管的击穿电压相较于硅烯晶体管有显著提高,锗烯光控晶体管可以在更高的温度保持有效的工作状态.

具有电荷补偿层的SiCGe/SiC光控晶体管的特性模拟

本文提出了一种具有电荷补偿层的SiCGe/SiC的光控晶体管,主要利用SiCGe与SiC构成异质结来克服SiC材料对大部分可见光和全部红外光的不敏感性。结构上,在传统的npn晶体管底部加了一层P型电荷补偿层,在横向和纵向电场的相互作用下,来改善器件的性能。

SiC光控异质结达林顿晶体管的导通机理

利用窄能隙SiCGe三元合金,采用SiCGe/SiC pn异质结产生基极光电流方法,提出了新型SiC光控达林顿异质结晶体管功率开关结构,并用二维数值模拟软件对其导通机理进行了研究.分析结果表明,SiC光控异质结达林顿晶体管在近红外区内具有明显光控开关特性,其饱和导通压降为4.5V左右,且宜于强光工作.