化合物半导体Cu2ZnSnS4太阳电池与人工光合作用制氢

太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源,将成为未来新能源的重要组成部分.目前人们除了利用太阳能光伏发电以外,还有利用仿生光合作用将太阳能转化为化学能、利用半导体光电极分解水制氢等方式.而在半导体材料中,低成本环保型的化合物半导体光伏材料(如Cu2ZnSnS4等)具有优良的光伏发电性能,同时也非常适合作为太阳光分解水制氢的材料.文章综述了近年来在Cu2ZnSnS4光伏电池及其太阳光分解水制氢领域的研究进展.

非极性纳米线压电电子和压电光电子学效应的研究进展

压电极化和半导体特性之间的耦合因具有独特的物理性质而引起了人们的关注,并由此兴起了一些新的研究领域(如压电电子学和压电光电子学).文章回顾了压电效应和压电光电子学效应对金属/半导体(M/S)和p-n结的影响,详细介绍了c轴和a轴压电电子和压电光电子学研究的基本进展和应用探索.c轴纳米结构中的压电效应是界面效应,它利用在纳米结构的局部M/S接触处或同质/异质结处产生的压电极化来控制载流子跨界面传输,并通过光感应载流子进行相应的光电过程.在非极性a轴纳米线中,外部应变感应的压电电荷沿整个极性表面分布,方向垂直于纳米线.压电半导体的电荷载流子传输过程在整个纳米结构体内受到压电效应的调节.

硅波导纵向多模式分离与交叉的片上解决方案

为了解决硅纳米光子集成器件中纵向分布多模式波导的分离和交叉,提出了一种基于平面阶梯光栅和非对称定向耦合器的模式分离方案,并设计了一种带有曲面反射镜的器件,可实现多模式同时交叉.通过使用三维时域有限差分方法对器件进行仿真,结果表明:设计的平面阶梯光栅可同时分离不同的波长及模式(共9个通道),并具有低于-30 dB的串扰;曲面反射模式交叉器件可同时让3个模式进行交叉,且对所有模式均具有接近-40 dB的低串扰.

提升窄发光LED耐高温老化性能的封装技术研究

针对窄发光型LED产品耐高温老化性能不佳的问题,从封装材料和工艺两个方面展开研究。实验表明不同黏度、硬度、折光率胶材的窄发光型LED产品在高温老化下光通维持率的差异较小;采用单一变量法对比分析不同支架特性,包含杯型微结构、白胶材质、热沉铜材、功能区镀银层厚度等对窄发光型LED产品耐高温老化性能的影响,结果显示PCT材质的支架耐高温性能较好;此外,实验结果显示全离心封装工艺能有效提升产品耐高温老化性能。通过综合对比分析,为提升窄发光型LED产品的耐高温老化性能提出切实可行的产业化方案。

亚波长尺度下混合等离子泄漏模式激光

由于光存在衍射极限,因此传统方法不能实现亚波长尺度下的激光激射。为了打破这一衍射极限,本文设计了金属-介电层-半导体堆叠结构来实现深亚波长尺度下的激光激射,并讨论了相关结构对模式传播的影响。结构设计上,采用低介电常数金属银作为衬底、10 nm厚的LiF作为介电层、具有六边形截面的半导体纳米线ZnO作为高介电常数层,采用有限差分本征模和时域有限差分方法对所设计的结构进行光学仿真模拟。首先,通过改变ZnO纳米线的直径,使用有限本征模方法分析介电层中的光学模式,得到4种模式分布。然后,通过这4种光学模式在不同纳米线直径下的有效折射率和损耗计算了对应的波导传输距离以及激射阈值增益。最后,采用三维时域有限差分方法仿真分析纳米线稳态激光发射过程中各模式的电场分布。结果表明:在纳米线和金属衬底之间的介电层上存在混合等离子体模式和混合电模式,对于直径低于75 nm的ZnO纳米线,没有有效的物理光学模式,即混合等离子体模式和混合电模式都被切断,当ZnO纳米线的直径大于75 nm时,混合等离子体模式可以有效存在,而混合电模式在ZnO纳米线的直径达到120 nm之后才出现。虽然混合等离子体模式可以更好地限制在介电层中,但是它们的模式损耗太大,传播距离相对较小。此外,与混合等离子体模式相比,混合电模式的传播距离更长。在给定微米线的直径(D=240μm)下,混合电模式传播距离超过50μm。综上可知,在深亚波长尺度下利用混合泄漏模式可以打破光学衍射极限并实现激光激射。

垂直氮化镓功率晶体管及其集成电路的发展状况

氮化镓作为第三代宽禁带半导体材料的代表之一,因其优越的性能,例如高电子迁移率、高电子饱和速率、耐高温及高热导率等优点吸引了越来越多的关注.也正是因为这些优点,垂直氮化镓功率晶体管在未来的电力电子领域中具有很大的发展和广泛的应用前景.本文列出了氮化镓材料和其他半导体材料主要的物理参数、氮化镓单晶制备及其外延生长的主要方法,阐述了氮化镓功率器件在目前环境下的优势.针对器件结构,列出了横向器件本身存在的问题和垂直器件的优点,解释了垂直器件为何能够成为未来功率器件的主流结构.在此基础上,详细介绍了氮化镓电流孔径垂直晶体管、垂直氮化镓沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管、基于原位氧化物氮化镓夹层的垂直沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管和垂直氮化镓鳍式场效应晶体管的结构、工作原理、研究进展及所存在的一些问题,并将文中所提及的垂直氮化镓功率晶体管的性能参数按器件种类和时间顺序进行归纳,为未来氮化镓功率晶体管的发展提出了大致的方向.针对集成电路系统,归纳了氮化镓功率器件在驱动芯片方面的特殊要求和关键技术.最后,针对当下的市场环境,列举了垂直氮化镓功率晶体管在中、低压范围内比较热门且发展前景较好的应用场景.