C掺杂Sb_(2)Te_(3)高速相变材料

Sb_(2)Te_(3)材料是一种具有快速相变特性的硫系化合物材料,但其热稳定性较差,高、低阻态之间的阻值差异小,不适宜制备相变存储器件。为解决Sb_(2)Te_(3)材料的高、低阻态的阻值差异小,热稳定性差的问题,提出对Sb_(2)Te_(3)材料进行碳(C)掺杂改性。试验制备了基于C掺杂Sb_(2)Te_(3)材料(C-Sb_(2)Te_(3))的高速相变存储器件,并分析了氢(H)等离子体处理加热电极对相变存储器件性能的影响。基于C-Sb_(2)Te_(3)材料制备的相变存储器件的高、低阻态阻值比达两个数量级,器件的擦写循环次数达10^(5)次;分析氢(H)等离子体处理对器件性能的影响,加热电极经过H等离子体处理的相变存储器件高、低阻态的阻值稳定。研究表明:掺杂C使得Sb_(2)Te_(3)材料的结晶温度上升、晶粒细化;使用C掺杂Sb_(2)Te_(3)材料制备相变存储器件,并进行H等离子体处理,可得到一种具有热稳定性高、阻值稳定、能多次循环擦写的高速相变存储器件。

基于弗雷歇距离的光伏组件温度计算

使用相似度评估方法中的弗雷歇距离(Frechet distance)评估不同条件下的光伏组件输出特性,并通过对温度和辐照度的分析建立关系方程,基于该方程计算光伏组件温度。经过仿真实验分析以及实测数据验证,并与国际电工委员会(IEC)标准中所定义的测试方法进行对比,证明该方法在计算光伏组件的温度方面具有较高的准确度以及实用性。

空腔嵌入绝缘体上硅衬底制备技术

空腔嵌入绝缘体上硅(void embedded silicon on insulator,VESOI)衬底是一种面向新型互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)器件及集成技术的新型SOI衬底材料.当采用离子剥离技术制备该衬底时,由氢气形成的板状气泡会聚集在衬底剥离界面,对空腔结构产生挤压作用,并有可能造成空腔结构的破损,因而有必要对VESOI衬底制备过程中的应力机制和工艺稳定性进行深入研究.本文以单个矩形空腔结构为研究对象,借助固支梁理论分析了其在工艺制备过程中的力学状态,并利用有限元工具构建了其三维几何模型.通过应力仿真,找到了该空腔结构的破裂失效原因,并确认了其脆弱位点.结果表明,矩形空腔结构短边长度w、顶硅薄膜厚度t以及氢气泡压力是影响顶硅薄膜应力状态的主要因素.当w/t值超过4—5时,硅薄膜将因应力过大而破裂,破裂位点分布于空腔结构长边方向.通过优化顶层硅厚度t,以及内嵌空腔结构、尺寸,本工作成功制备了符合CMOS产线要求的高质量8 in(1 in=2.54 cm)VESOI衬底.该工作对基于VESOI衬底的集成技术具有较好参考价值.

量子级联激光器非线性动态特性研究进展

量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)是依赖电子在量子阱子带间跃迁辐射出光子而发生激射的单极型半导体激光器。大量的理论与实验研究已经证明轻微的外部扰动(如光反馈、光注入)或内部足够强的非线性模式耦合能够引起半导体激光器的非线性输出。QCL作为新型半导体器件,具有腔内强度高、子带间光学非线性强以及电子弛豫时间快等特点,激发了学者研究其非线性动力学的兴趣。本文详细综述了QCL的非线性动态特性研究进展情况,探究了QCL非线性动力学性质的产生机理,总结了QCL非线性特性的应用场景。

碳化硅集成光子学研究进展

凭借优异的材料与光学特性,第三代半导体——碳化硅材料在集成光子学领域发展迅速并获得广泛关注。当前碳化硅材料正逐渐发展为可与CMOS工艺兼容的优异光子学材料平台。受益于高非线性系数和低光学损耗特性,碳化硅材料已广泛应用于多种片上非线性光学效应的实现,如高效二次谐波、快速电光调制和孤子光学频率梳产生等。同时与金刚石类似,碳化硅材料具有性能优异的二能级固体自旋色心,基于碳化硅色心与谐振腔的腔量子电动力学效应在近年来也得到广泛研究。综合近几年来国内外在碳化硅光子学上的研究现状,介绍碳化硅在集成非线性光学和集成量子光学领域中的最新研究进展,并就碳化硅光子学的未来发展趋势进行展望和讨论。

太赫兹量子级联激光器与量子阱探测器研究进展(特邀)

太赫兹量子级联激光器和太赫兹量子阱探测器都是基于子带间电子跃迁的半导体器件,具有体积小、频率可调、响应速度快等优点。其工作波长位于微波波长和红外波长之间,其光谱涵盖了众多气体分子、化合物以及凝聚态物质的频谱特征,在天文观测、公共安全、生物医药等领域中有重大应用前景。近年来,太赫兹量子级联激光器和太赫兹量子阱探测器的性能有了显著提高,其应用也受到关注。回顾了太赫兹量子级联激光器和量子阱探测器的发展历程,简述了其工作原理和器件结构,介绍了器件性能在工作温度、光谱范围等方面的最新进展及其在高分辨光谱、太赫兹成像、无线宽带通信等方面的应用,并在此基础上分析了目前存在的问题和研究热点,对其未来发展进行了展望。

超导单光子探测器在生物领域中的应用进展(特邀)

自2001年被发明以来,超导纳米线单光子探测器(SNSPD)迅速成长为近红外波段的明星光子探测器,其在近红外波段如1550 nm处系统探测效率超过95%,暗计数率低于1 cps(counts per second),时间抖动优于10 ps,探测速率高于1 GHz,并广泛应用在量子信息领域。近年来,研究人员开始将SNSPD引入到生物领域,以替代在近红外波段具有低信噪比、多后脉冲的半导体单光子探测器。本文将介绍SNSPD的探测原理和性能指标,并系统地阐述SNSPD在生物领域中的应用现状和发展前景。

铁基超导体隧道结的构筑和约瑟夫森效应研究

作为超导体中最重要的物理特性之一,约瑟夫森效应不但是超导电子学应用的基础,同时也在基础研究中有着重要的价值.本文针对铁基超导的两个体系:KCa_(2)Fe_(4)As_(4)F_(2)和FeSe_(0.5)Te_(0.5),开展了约瑟夫森效应研究.利用导电层-绝缘层-导电层交替堆叠的结构特点及其导致的强各向异性,对KCa_(2)Fe_(4)As_(4)F_(2)单晶c方向的电输运行为进行了探究.通过微纳加工等手段,成功降低了样品的尺寸和临界电流,从而大大减小了热效应对测量的影响,最终通过基于超导电子隧穿的A-B方程拟合临界电流随温度的变化行为获得了超导能隙方面的信息,并且观察到了临界电流随面内磁场周期性振荡的超导量子衍射行为,证明了该体系中本征约瑟夫森效应的存在.另外,利用机械剥离的方式制备了超薄FeSe_(0.5)Te_(0.5)单晶的约瑟夫森隧道结,并获得了其临界电流随温度和磁场的变化行为.分析表明,临界电流随温度的变化数据,同样可以被A-B方程很好地描述;从中提取出来的超导能隙值,与文献报道相一致.

无电子传输层半透明钙钛矿太阳电池的仿真研究

无电子传输层半透明钙钛矿太阳电池在叠层太阳电池的应用上有着良好的应用前景。本文利用SCAPS软件对无电子传输层半透明钙钛矿太阳电池进行建模仿真,从理论上分析器件性能提升的关键因素。仿真结果表明,为了得到高转换效率的器件,入光侧透明导电层(TCO)功函数应低于3.5 eV,背光侧TCO功函数应高于4.9 eV。同时,要降低钙钛矿薄膜缺陷密度至1×10^(15)cm^(-3)以下。此外,TCO与钙钛矿薄膜界面、钙钛矿薄膜与Spiro-OMeTAD界面的缺陷态密度应分别控制在1×10^(16)cm^(-3)和1×10^(19)cm^(-3)以下。

基于狄拉克半金属超表面的太赫兹调制技术研究

本文设计了一种非对称双开口环超表面结构的狄拉克半金属太赫兹谐振器,并研究分析了结构参数与费米能级对共振幅度的影响。研究结果表明,随着对称缺损程度的增加,谐振器的共振峰逐渐红移,共振幅度呈现先增加再减少的趋势。随着狄拉克半金属材料费米能级的增加,谐振器的共振峰幅值增加。当费米能级在40-200meV时范围变化时,在0.38 THz附近实现了99.4%的幅值调制深度,在太赫兹波调控方面有很好的应用价值。

基于光伏阵列输出预测模型的故障诊断方法

本文提出了一种基于光伏组件阵列输出预测模型的故障诊断方法用于识别阵列直流侧的四种故障。该方法选择I-V(电流-电压)和P-V(功率-电压)曲线上的关键点作为诊断特征量,并将无故障情况下的特征量作为参考值;通过组件的双二极管模型建立了一个光伏阵列输出预测模型来预测不同工作条件下的参考值,在MATLAB/Simulink平台搭建光伏阵列仿真无故障和不同故障实验并将对应特征量与预测参考值对比。无故障实验中,三种工作条件下预测与仿真测量参考值的误差率低于2%,表明了阵列输出预测模型对参考值预测的准确性,并将预测值作为后续故障实验的参考值;计算几种故障实验的仿真测量特征量与参考值的相对误差,分析特征量的变化,给出了不同故障类型诊断的方法。