基于超像素的硅基有机发光二极管微显示器

基于超像素技术,针对彩色硅基OLED(Organic Light Emitting Diode)微显示器,提出一种数字驱动策略,通过复用相邻像素信息,使单像素用于多个相邻像素成像,大幅提高显示分辨率.设计了一种数字驱动彩色OLEDoS(Organic Light Emitting Diode on Silicon)微显示器驱动电路,在120 Hz帧频的条件下,可实现256级灰度和4K显示分辨率,且电路面积和每秒数据传输量仅为传统驱动方式的50%.经测试验证,该驱动电路可实现的OLED像素平均电流范围为13.1 pA~3.74 nA,可满足微显示器近眼显示需求.

基于PERL技术的硅基PIN光电二极管的设计与仿真

缺乏高质量的硅光电接受器件一直制约着全硅光电子回路的发展。分析讨论了PERL太阳能电池的高效光电特性技术,并将其应用于硅光电二极管,设计了一种高响应度,高截止频率的硅基PIN光电二极管的器件结构,说明了该结构的技术特点与制备工艺。使用SUPREM-IV仿真器对该器件进行了模拟仿真,讨论了I层的长度与厚度对器件性能的影响。

硅基异质结n-SiOxNy/n-Si二极管的I-V特性分析

n-SiOxNy是硅上热生长的超薄绝缘SiOxNy薄膜在电、热应力作用下形成的一种具有双施主型掺杂的宽带隙(Eg=9eV)n-型半导体材料.随着施加电应力时的环境温度的增加,n-SiOxNy的形成效率显著增加.其形成时间的对数lnt随着应力电压、应力环境温度的增加而减小并呈近似的线性关系.n-SiOxNy中的双施主能级是一种施主型的双缺陷能级,当电应力引导的施主缺陷密度达到1.26×1020cm-3时,SiOxNy,绝缘薄膜呈现n型半导体导电特性.在n-Si或p-Si衬底上形成的硅基异质结n-SiOxNy/n-Si或n-SiOxNy/p-Si二极管的I-V特性具有饱和性质,在电压大于1V的电压区,I-V特性可以用1eV势垒的FN隧道机制来描述.当衬底Si的掺杂增加时,势垒高度下降.

宇航用硅基高压快恢复整流二极管单粒子烧毁效应研究

目的针对宇航用硅基高压快恢复整流二极管开展单粒子效应研究。方法针对型号常用的各种工艺结构高压快恢复整流二极管系统,研究地面单粒子效应试验方法,包括粒子选择及注量率、单粒子效应检测系统、基于等效制样的单粒子效应试验样品匹配、试验流程,并选取三款典型器件进行单粒子评估试验,根据试验结果对硅基二极管单粒子烧毁失效的机理进行初步分析。结果得出了三款典型器件在各偏置电压下抗单粒子烧毁的LET阈值。结论形成了较为系统的高压二极管单粒子评估的试验方法,并可工程化应用。

(100)与(111)晶面硅基金属整片键合后选择性去衬底技术

采用硅基金属整片键合后选择性去衬底技术,通过热压键合技术将(100)晶面硅与(111)晶面硅高温键合,利用聚二甲基硅氧烷保护(100)晶面硅衬底,再粗化(111)晶面硅衬底加快其刻蚀速率,后通过湿法选择性刻蚀去除(111)晶面硅衬底。此技术在不损伤硅基驱动芯片的前提下实现了选择性去除硅基氮化镓外延衬底,是一种材料混合集成的新技术,有望应用于自对准硅基Micro-LED微显示器件制程和光电子器件集成领域。

不含任何重金属的彩色高效硅基发光二极管

硅长期以来一直被认为不适合发光二极管的制造，然而这在纳米尺度却并非正确。现在来自德国卡尔斯鲁厄理工：学院（KIT）和加拿大多伦多大学的科研人员借助硅纳米晶体，成功制造出了高效的硅基发光二极管（SiLEDs），其：不含重金属，却能够发射出多种颜色的光，且制成的硅基发光二极管具有令人惊讶的长期稳定性，这在此前从未实现：过。

科学家制成彩色高效硅基发光二极管

硅纳米晶体的尺寸仅为几纳米，却具有很高的发光潜力。现在，来自德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）和加拿大多伦多大学的科研人员借助硅纳米晶体，成功制造出了高效的硅基发光二极管（SiLEDs）．其不含重金属．

硅基APD器件的工艺及性能仿真分析

硅基APD的性能取决于其器件结构与工艺过程。文中对n+-p-π-p+外延结构的APD器件的工艺和器件性能进行了仿真分析,为硅基APD器件的设计提供了理论指导。利用Silvaco软件对APD器件的关键工艺离子注入和扩散工艺进行了仿真,确定工艺参数对杂质的掺杂深度和掺杂分布的影响。并且,对于APD器件的性能进行了分析,对电场分布、增益、量子效率、响应度等参数进行了仿真分析。仿真结果表明:在给定的器件参数条件下,所设计的APD器件的增益为100时,响应度峰值为55A/W左右,在600~900 nm范围内具有较高响应度,峰值波长在810 nm。

稀土Nd,Ce掺杂硅基薄膜光致发光特性

测量了Nd ,Ce稀土离子注入Si基晶片 ,在不同离子注入剂量、不同退火条件下的室温光致发光 (PL)谱 ,结果表明它们均具有蓝、紫发光峰 ,且发光稳定。在一定范围内发光效率随掺杂浓度的增加而增大 ,随退火条件的不同而改变。运用原子力显微镜 (AFM )对样品的表面形貌进行了观察 ,结果显示 ,样品表面颗粒大小、粗糙度将影响其发光效率。表面颗粒大小均匀 ,均方根粗糙度小的样品发光效率较高。通过对样品的卢瑟福背散射 (RBS)能谱测量 ,对样品的表面结构进行了探讨 ,并讨论了表面结构与光致发光特性之间的联系。对样品的发光机理作了初步探讨。

一种高分辨率硅基OLED驱动芯片设计

设计了一款分辨率为1400×1050的OLED微显示器驱动芯片。利用10位的DAC将数字视频信号转成模拟信号,内置10位计数器和数字比较器完成视频信号的传输,内置温度检测、负压电源CUK电路、正压电源LDO以及I2C接口等模块电路,可满足硅基OLED微显示器高集成度的需要。像素电路采用了改进的电压型驱动方式,能够在较宽的OLED公共阴极电压范围内维持很大的电流比率。采用0.18μm 1P6M混合信号工艺完成了电路设计和仿真验证,仿真结果表明,芯片在120M时钟频率下能够实现256级灰度,输出OLED像素电流范围为11pA^215nA,可以满足高分辨率OLED阵列高亮度和高对比度的要求。

高亮单色硅基LED微显示器件的制作

基于硅基有源驱动芯片和单色LED显示阵列芯片,利用光刻及沉膜工艺,在芯片上完成了640×480铟柱阵列的制备,之后采用回流焊、倒装焊工艺,实现了驱动芯片和显示芯片的互联。结果表明:采用倒装焊工艺可以实现硅基LED微显示器件的制作,具有可行性。

硅基OLED像素及驱动电路研究

从分析不同OLED(Organic light emitting diode,有机发光二极管)像素电路特点出发,分析并总结硅基OLED像素电路特点及设计要点。根据电压控制和电流控制电路的仿真结果,并从人眼的视觉时间积分特性出发,提出采用由两个晶体管一个电容构成的交流电压控制OLED像素电路及时间灰度法驱动相结合设计方案,在实现灰度的线性控制同时改善OLED寿命。并且随着分辨率及灰度级数的增加,可结合采用像素数据并行写入的方式降低电路系统的工作频率,并降低电路功耗。

一种用于硅基OLED驱动芯片的PWM电路设计

为改善传统模拟驱动方式在调亮时会改变OLED灰阶特性的现象,提出了一种可用于硅基OLED驱动芯片的脉宽调制电路(Pulse Width Modulation,PWM)电路。该电路对加在OLED阵列上的共阴极电压进行PWM调制,从而达到在调节亮度时灰阶特性不变的目的。电路采用0.18μm 1P6M混合信号工艺完成了电路设计和流片验证。仿真和测试结果表明,当亮度从100 cd/m^2调节到500 cd/m^2时,灰阶特征得到了明显的改善。

一种高亮度均匀性硅基OLED像素电路设计

提出了一种可提高亮度均匀性的用于高分辨率硅基OLED微显示器的像素电路。该像素电路包含4个MOS管和1个电容(4T1C),通过对不同像素驱动管之间的阈值电压(Vth)的差值进行补偿,从而提高各个像素之间亮度均匀性。该电路采用0.18μm 1P6M混合信号工艺完成了电路设计和仿真验证,子像素面积仅为9μm×3μm,像素密度达2 822 PPI。仿真结果表明,在不补偿阈值电压的时候,像素之间电流的偏差从-62.6%变化到61.7%,补偿后,像素之间电流的偏差从-14.8%变化到11.8%。

硅基谐振结构中非线性光学效应导致的光学传播参数非互易分析

研究全硅基光学二极管,即在硅基芯片上实现非互易光学传输,是一项具有广泛应用前景并极具技术挑战的研究课题。采用硅基谐振结构微纳器件中非线性光学效应,完成光学非互易传输,是当前实现硅基光学二极管的重要方法。结合硅基波导中的非线性光学效应的基本原理,以及谐振结构微纳器件的基本模型,分析了硅基谐振结构微纳器件构成的光学二极管中的非互易传输问题。仿真结果表明,依靠谐振结构中的非线性光学效应产生的器件非互易特性仅存在于特定频率,这种非互易性在谐振波长附近的一段频率区域较为明显,考虑3 d B以上的非互易传输比率区间,区间宽度累计可以达到10.6 GHz以上。分析了微环耦合系数对硅基光学二极管的非互易传输比率的影响,得出结论:精确控制波导的耦合系数,使得微环工作在接近临界耦合的状态,有助于提升器件的非互易传输比率。

硅基光源的研究进展

随着人们对大容量、高速和低成本的信息传播的要求越来越迫切,近年来硅基光电子学得以蓬勃发展,但硅基光源一直没有得到真正的解决,成为制约硅基光电子学发展的瓶颈.硅的间接带隙本质给高效硅基光源的实现带来很大困难,实用化的硅基激光是半导体科学家长期奋斗的目标.本文分别介绍了硅基发光材料、硅基发光二极管和硅基激光的研究进展,最后总结了目前各种硅基光源面临的问题和未来的发展方向.

一种提高硅基OLED微显示器对比度的像素电路

提出了一种应用于硅基有机发光二极管(Organic light emitting diode,OLED)微显示驱动芯片的新型像素单元电路,具有三个MOSFET和一个存储电容。相比传统的电压驱动像素单元电路,增加的一个MOSFET,可以根据输入数据的变化,自动调节其等效电阻,降低像素单元的最小输出电流。本像素电路能够在较宽的OLED公共阴极电压范围内维持很大的电流比率。该电路采用SMIC 0.35μm 2P4M混合信号工艺进行设计,目前已成功应用于一款分辨率为800×600,像素节距为15μm×15μm的硅基OLED驱动芯片,经测试验证,输出电流范围为280pA^65nA,可以同时满足OLED阵列高亮度和高对比度的要求。

分辨率为800×600的硅基OLED微显示驱动芯片设计

设计了一款用于驱动分辨率为800×600的OLED微显示器的驱动芯片,利用10位的DAC将数字视频信号转成模拟信号,然后经过两个8位DAC实现数据的偏压和增益调整,可以适应微显示器在不同环境下对亮度和对比度的需要。像素电路采用了改进型的电压型驱动方式,能够在较宽的OLED公共阴极电压范围内维持很大的电流比率。该电路采用0.35μm 2P4M混合信号工艺完成了设计,进行了流片验证,已在芯片表面成功制作了OLED阵列,实现了微显示器的静态和动态画面显示,微显示器亮度可达11 000cd/m2,在此条件下,对比度可达到10 000∶1。

基于单绿高亮硅基OLED显示屏的亮度调节电路设计

针对单绿高亮硅基OLED显示屏的特点,研究了其亮度调节电路,以满足高低温、宽范围亮度条件下的应用要求。选取2.4cm单绿高亮硅基OLED作为显示屏组件,设计了具有温度-亮度补偿功能的宽范围亮度调节电路,并优化了调亮曲线,以满足高低温下亮度一致性的应用要求。最后进行了相应的光电测试,验证其有效性。

一种硅基雪崩光电探测器的研究

硅基雪崩光电探测器(Si-APD)性能参数的研究可以优化改进器件结构的设计,而结构设计直接影响雪崩光电探测器的光电特性。本文针对Si基雪崩光电探测器的性能参数和器件结构进行研究,提出了改善器件性能参数的工艺方法,最终设计了一种硅基雪崩光电探测器结构。