InGaAs/InP HBT材料的GSMBE生长及其特性研究

本文报道了采用气态源分子束外延 (GSMBE)技术生长InGaAs/InP异质结双极晶体管 (HBT)材料及其特性的研究。通过对GSMBE生长工艺的优化 ,在半绝缘 ( 10 0 )InP衬底上成功制备了高质量的InGaAs/InPHBT材料 ,InGaAs外延层与InP衬底的晶格失配度仅为 4× 10 - 4量级 ,典型的InP发射区掺杂浓度 ( 4× 10 1 7cm- 3)时 ,电子迁移率为 80 0cm2 ·V- 1 ·s- 1 ,具有较好的电学特性 ,可以满足器件制作的要求。

GSMBE InGaP/GaAs材料大面积均匀性研究

报道了气态源分子束外延 (GSMBE)技术生长的Φ5 0mm ,Φ75mmInGaP/GaAs材料的晶体完整性 ,组分均匀性和表面缺陷密度。用PhilipsX Pert′s四晶衍射仪沿Φ5 0mm ,Φ75mmInGaP/GaAs样品的x轴和y轴以 5mm间隔测量ω/2θ双晶摇摆曲线 ,获得沿x轴和y轴方向的晶格失配度分布和组分涨落分布。结果表明 ,用GSMBE生长的Φ5 0mm和Φ75mmIn0 .4 9Ga0 .51 P与GaAs衬底的失配度分别为 1× 10 - 4和 1× 10 - 5,组分波动Φ5 0mm沿x轴和y轴分别为± 0 .1%和± 0 .2 % ,Φ75mm <± 1%。表面缺陷密度在 1× 10～ 1× 10 2 cm- 2 。

带有阶梯缓变集电区的InP/InGaAs/InP DHBT材料研究

设计并生长了一种新的InP/InGaAs/InP DHBT结构材料,采用在基区和集电区之间插入两层不同禁带宽度的InGaAsP四元系材料的阶梯缓变集电结结构,以解决InP/InGaAs/InP DHBT集电结导带尖峰的电子阻挡效应问题。采用气态源分子束外延(GSMBE)技术,通过优化生长条件,获得了高质量的InP、InGaAs以及与InP晶格相匹配的不同禁带宽度的InGaAsP外延材料。在此基础上,成功地生长出带有阶梯缓变集电区结构的InP基DHBT结构材料。

高K栅介质材料的研究现状与前景

论述了45～32nm技术节点下高K材料取代SiO2的必要性和基本要求,综述了高K栅介质中极具代表性的Hf基材料。研究表明,向HfO2中分别掺杂Al、Si、Ta、N等形成的复合Hf基高K栅介质材料具备较HfO2更加优异的物理结构、晶化温度、热力学稳定性以及电学特性,但与此同时也存在如何优化掺杂量、沟道载流子迁移率下降以及中间层引起的界面退化等难题。针对这些挑战,探讨了新型"堆垛结构"和引起载流子迁移率下降的物理机制,展望了高K材料在未来先进COMS器件中的应用。

Pb_(1-x)Sr_xSe薄膜材料的微结构和光学特性

采用分子束外延的方法在BaF_2衬底(111)上制备出了高质量的Pb_(1-x)Sr_xSe(0≤x≤0.050)薄膜.X射线衍射结果表明,Pb_(1-x)Sr_xSe薄膜为立方相NaCl型晶体结构,没有观察到SrSe相分离现象,薄膜的取向为平行于衬底(111)晶面.薄膜晶格常数随Sr含量的增加逐渐增大,Sr含量由Vegard公式得到.再用理论模拟Pb_(1-x)Sr_xSe薄膜透射光谱的方法得到了相应的带隙.最后通过介电函数模型拟合得到了PbSe和Pb_(1-x)Sr_xSe薄膜在光子能量位于基本带隙附近的折射率n和吸收系数α.

气态源分子束外延Al_xGa_(1-x)As(x=0~1)材料中Si的掺杂行为研究(英文)

研究了Si在AlxGa1-xAs(0≤x≤1)中的掺杂行为.为比较Al組份对Si掺杂浓度的影响,在用气态源分子束外延生长(GSMBE)掺Si n型AlxGa1-xAs(0≤x≤1)的所有样品时,n型掺杂剂Si炉的温度恒定不变.用Hall效应测量外延层的自由载流子浓度和迁移率,用X射线双晶衍射迴摆曲线测量外延层的组份.测试结果表明,当AlxGa1-xAs中Al组份从0增至0.38时,Si的掺杂浓度从4×1018cm-3降至7.8×1016cm-3,电子迁移率从1900 cm2/Vs降至100 cm2/Vs.这与AlxGa1-xAs材料的Γ-X直接—间接带隙的转换点十分吻合.在AlxGa1-xAs全组份范囲内,自由载流子浓度隨Al组份从0至1呈“V”形变化,在X=0.38处呈最低点.在x>0.4之后,AlxGa1-xAs的电子迁移随Al组分的增加,一直维持较低值且波动幅度很小.

近红外波段光子晶体的微细加工方法研究进展

光子晶体及其在光电子领域的应用是目前国际上的研究热点之一,是一种新型的光电子功能材料。在近红外光通讯领域中,光子晶体(对应光子晶体晶格常数为亚微米)有非常重要的应用,可以制作许多以前所不能制作的高性能光学器件。如何制备用于光通讯领域的光子晶体越来越引起广泛关注。本文综述了近红外波段光子晶体的微细加工制备方法的研究进展。

掺钪AlN材料特性及HBAR器件性能研究

该文基于掺钪AlN薄膜制备了高次谐波体声波谐振器(HBAR),研究了钪(Sc)掺杂浓度对AlN压电薄膜材料特性及器件性能的影响。研究表明,当掺入Sc的摩尔分数从0增加到25%时,压电应力系数e_(33)增加、刚度C^(D)_(33)下降,导致Al_(1-x)Sc_(x) N压电薄膜的机电耦合系数k^(2)_(t)从5.6%提升至15.8%,从而使HBAR器件的有效机电耦合系数(k^(2)_(eff))提升了3倍。同时,当Sc掺杂摩尔分数达25%时,Al_(1-x)Sc_(x) N(x为Sc掺杂摩尔分数)压电薄膜的声速下降13%,声学损耗提高,导致HBAR器件的谐振频率和品质因数降低。

相变材料等离子体刻蚀的研究进展

首先综述了相变材料等离子体刻蚀技术的研究进展,然后讨论了影响相变材料等离子体刻蚀的主要工艺参数,如线圈功率、腔体气压、偏压、刻蚀气体及气体比例等,进而解释了工艺参数与刻蚀结果的依赖关系。同时采用多种分析手段,对相变材料在等离子体刻蚀工艺中产生的刻蚀损伤进行了分类和表征,并基于该分析结果提出了工艺优化方案。最后总结了相变材料等离子体刻蚀技术的反应机理,相变材料的刻蚀是自发反应与离子辅助化学反应相结合的过程,同时物理溅射与低挥发性产物的离子激发脱附也起着重要的辅助作用。

微振动传感与声振特征识别的输电线路环境异变预警研究

输电线路常常遭受施工机械破坏导致停电事故,而传统的人工巡检和视频监控不具有实时性,光纤传感“后知后觉”,不能起到及时预警的作用。针对上述情况,文章通过研究声信号的特性及其在传播过程中的衰减特性,分析工程机械声信号的产生机理。并基于微振动传感器开发振动采集装置,现场采集各类工程机械不同条件下的声信号数据,分析声信号的振动特征,通过预处理和梅尔频率倒谱系数(Mel Frequency Cepstrum Coefficient,MFCC)特征提取,构建模型数据库,利用对数似然比的评价指标进行被测声信号识别。实际测试结果表明,典型工程机械的识别率达到93%以上,验证了声信号振动特征的准确性和识别算法的有效性,实现了输电线路环境异变监测和预警。

四阱耦合InGa As/InAl As/InP量子级联激光器材料的结构特性研究

报道了用气态源分子束外延 (GSMBE)技术生长的InAlAs/InGaAs四阱耦合量子级联激光器 (QCL)材料的结构特性。X射线双晶回摆曲线谱测量结果表明所生长的QCL有源区的界面 (含 770层外延层 )、厚度达到单厚子层控制 ,组份波动≤ 1% ,晶格失配≤ 1× 10 - 3。采用特殊的优化工艺 ,Φ5 0mm外延片的表面缺路陷密度降至 1× 10cm- 2 ,达到了器件质量的要求。

超导纳米线单光子探测系统数字化监控平台研究

超导纳米线单光子探测是新型光电探测技术,因具有高探测效率、低时间抖动、低暗计数等优良特性被广泛应用到量子信息技术等领域。系统包括电子学模块、制冷模块、探测器和真空模块。通过搭建硬件集成系统和使用软件开发技术,研发出基于传输/网际协议和RS-232串口协议通信的数字化监控平台。该平台能有效提升探测系统的可操作性,有效提高测量实验的工作效率,推进单光子探测技术产业化进程的发展和相关领域的应用。平台能实时采集与分析探测系统中的温度、真空度等参数,同时包括对系统安保监控信息呈动态展示,并自动控制系统从液氦温区到室温(4~300K)的升降温过程。

基于CS-FastICA的超导电磁数据消噪方法研究

超导电磁探测极易受到环境电磁噪声的干扰,严重影响了数据的解释精度。针对这一问题,提出了一种基于信噪分离消噪原理的超导电磁噪声抑制方法。该方法首先利用FastICA算法从观测信号中分离提取二次磁场信号,然后针对信号分离后的幅值不确定性问题,基于最大化非高斯性和最小畸变准则构建优化约束模型,最后利用CS搜索算法迭代求解分离矩阵的最优参数值。仿真结果显示,本文方法在信噪比和均方误差指标上均优于PCA、WA和ICA方法,消噪后信号的信噪比提高了16.6 dB。现场实验表明,本文方法对多种环境电磁噪声均具有良好的抑制效果,消噪后观测信有效时间提高了近4倍。观测信号质量得到了显著改善,视电阻率成像解释深度达1000 m,充分验证了本文方法的有效性和实用性。

上海光源ME2-BL02B实验站近常压X射线吸收谱方法及在催化中的应用

传统的软X射线吸收谱方法只能在超高真空条件下工作,从而无法用于探测真实条件下样品的电子结构变化。而近十年来发展的原位工况条件下的软X射线吸收谱方法主要是基于荧光产额模式,而缺乏具有表面灵敏特性的电子产额模式,特别是俄歇电子产额模式,这阻碍了对表面的化学信息和电子结构变化有效的探测。为了研究真实反应状态下样品表面的化学信息,最近在上海光源ME2-BL02B实验站发展的近常压X射线吸收谱方法可以对这一问题提出解决方案。通过该实验站的近常压软X射线吸收谱装置和方法,实验站可实现原位条件下不同模式的吸收谱采集(包括全电子产额、部分电子产额和俄歇电子产额模式),从而在不同深度上描述材料的表面的动态变化。以铂-二氧化钛样品为例,给出表面灵敏的X射线吸收谱方法的优越性。研究结果表明:近常压X射线吸收谱方法可以用于表征接近真实反应环境下样品表面的化学信息变化,从而为催化、环境和能源等研究领域的用户提供强有力的原位表征手段。

面向SNSPD系统的可拓展时间抖动测量模块

针对超导纳米线单光子探测器(SNSPD)应用需求的多样化,设计了一款面向SNSPD的可拓展时间抖动测量模块。基于对SNSPD系统时间抖动测量原理的分析,设计了数字化单元、时间数字转换(TDC)单元和现场可编程门阵列(FPGA)单元,实现对SNSPD输出信号的数字化、时间信息测量以及数据读取。对该模块TDC单元的分辨率、线性度和时间精度分别标定,测试结果表明TDC单元的分辨率好于55 ps,测量数据呈线性,100 ns以内时间精度低于36 ps。通过结合实用化SNSPD系统,实现了100 ps左右的时间抖动表征,并与商用时间相关单光子计数(TCSPC)模块进行对比,验证了该模块对于SNSPD系统时间抖动测量的可行性。

128×1线列InGaAs短波红外焦平面的研究

报道了用分子束外延(MBE)方法生长的掺杂InGaAs吸收层PIN InP/InGaAs/InP双异质结外延材料,通过干法刻蚀和湿法腐蚀相结合制作台面、硫化和聚酰亚胺钝化、电极生长等工艺,制备了128×1台面正照射InGaAs探测器阵列.测试了器件的变温I-V、响应光谱和探测率,在278K时平均峰值探测率为1.03×1012cmHz1/2W-1.实现了128元InGaAs探测器阵列与CTIA结构L128读出电路相互连,经封装后,在室温(291K)时成功测出128元响应信号.焦平面响应的不均匀性为18.3%,并对不均匀性产生的原因进行了分析.

InGaAs PIN光电探测器的暗电流特性研究

从理论上分析了In0.53Ga0.47AsPIN光电探测器在不同掺杂浓度及反向偏压下的暗电流特性,并与研制的器件的实测结果进行了比较和讨论。模拟结果表明:在低偏压下,器件中的产生复合电流起主要作用,偏压增大时,隧道电流起主要作用,且In0.53Ga0.47As光吸收层的载流子浓度对器件的暗电流有很大的影响,实测器件特性与模拟结果完全符合。文中还对器件结面积和电极尺寸等对暗电流的影响进行了比较和分析。

一种瞬态响应增强的片上LDO系统设计

分析了传统LDO提高系统稳定性及瞬态响应的局限性,提出了一种片内集成补偿技术。该技术无需外挂电容和等效串联电阻(ESR),即可使系统在全负载范围内保持稳定,并具有良好的纹波抑制能力。仿真结果表明,系统空载时静态电流为46μA,且能提供200mA的最大负载电流,低频电源抑制比达到-65.6dB,启动时间只有16μs,在输出电容为10pF、负载电流以200mA/2μs突变时,最大下冲电压为120mV,上冲电压为160mV。

大电流负载的片上LDO系统设计

本文分析了传统大电流负载的LDO(Low-dropout Regulator)系统实现系统稳定性和瞬态响应提高的局限性,在此基础上,提出了一种片内集成的瞬态响应提高技术.此技术无需外挂电容和等效串联电阻(Equivalent SeriesResistor,ESR),即能使系统在全负载范围内保持稳定性和良好的纹波抑制能力.仿真结果表明,系统空载时,静态电流为64μA,且最大能提供800mA的负载电流,1KHz时的电源抑制比达到-60dB,当负载电流以800mA/5μs跳变时,最大下冲电压为400mV,上冲电压为536mV,恢复时间分别只需6.7μs和12.8μs,版图面积约为0.64mm2.

SOI材料和器件及其应用的新进展

综述了绝缘层上的硅(SOI)材料的新结构包括不同绝缘埋层和不同半导体材料结构的最新进展,介绍了SOI器的新结构和SOI器件在抗辐射电子学方面的应用,报道了国内在SOI技术的研发和产业化的最新动态。