光电探测器前置放大电路设计与研究

光电探测器前置放大电路设计的好坏直接影响到整个系统的探测精度．介绍了光电探测器前置放大电路的设计与研究,主要阐述了光电转换电路、放大电路带宽、放大电路噪声、放大电路稳定性以及其他一些需要注意的问题,并设计了一种能够有效降低噪声和温飘,具有大的动态输入范围的放大电路．     

红外测量系统中光电导探测器电路设计

光电导探测器是一种常用的红外探测器件。文中介绍了其基本工作原理;选择光电导探测器的原则和依据;光电导探测器的偏置电路和前置放大电路的设计等。     

瞬变光探测系统前置放大电路的设计

光电探测器前置放大电路设计的好坏会直接影响整个检测系统的信噪比.为了提高对微弱光信号的检测精度,使用低噪声光电二极管和运算放大器,并选择光电二极管工作在光伏模式,设计出了光电探测器的低噪声前置放大电路.通过采用超前校正方法对由光电二极管结电容及运算放大器输入电容引起的相移进行补偿,克服了光电二极管寄生参数引起的转换电路...     

CMOS兼容光电单片接收机的模拟与设计

设计了与CMOS工艺兼容的光电单片接收机电路,其中包括光电探测器、前置放大器和主放大器.它采用0 6μmCMOS工艺,可在自备的高阻外延片上使用MPW(multi project wafer)进行流水.其中光电探测器的工作波长为850nm ,响应度为0 2A/W ,接收灵敏度为- 1 6dBm ,带宽为80 0MHz ,因此适用于VSR(very short reach)系统.前置放大器采用电流模反馈放大器,主放大器输出为LVDS(low voltage differential signals)电平.通过器件模拟与电路模拟统一的方法将光电探测器与接收机放大电路进行统一模拟,分析了电路的限制因素,并提出了相应的改进方法.     

CMOS兼容光电单片接收机的模拟与设计

设计了与CMOS工艺兼容的光电单片接收机电路,其中包括光电探测器、前置放大器和主放大器.它采用0.6μm CMOS工艺,可在自备的高阻外延片上使用MPW(multi-project wafer)进行流水.其中光电探测器的工作波长为850nm,响应度为0.2A/W,接收灵敏度为-16dBm,带宽为800MHz,因此适用于VSR(very short reach)系统.前置放大器采用电流模反馈放大器,主放大器输出为LVDS(low voltage differential signals)电平.通过器件模拟与电路模拟统一的方法将光电探测器与接收机放大电路进行统一模拟,分析了电路的限制因素,并提出了相应的改进方法.     

基于APD的光电探测器电路研究与设计

提出将APD与前置放大器电路配合使用的最佳方法.利用光电转换信噪比数学模型,确定选择与APD匹配的电路器件,给出了前置放大器采用低噪声的分体器件与集成运算放大器相组合的设计方法.通过对前置放大器重要参数信噪比进行测量和分析.结果表明,该探测器电路信噪比优于直接与集成运算放大器匹配的探测器电路,且可靠性高,宜扩展,具有广泛的应用前景.     

光学头中单片光电集成硅基PDIC的设计

针对应用于DVD光学头的关键部件PDIC,设计了一种芯片面积小、输出失调电压低的单片集成的硅基PDIC.芯片采用CSMC的0.5 μm BCD工艺,集成了p-i-n探测器与前置放大电路.重点介绍了p-i-n光电探测器及前置放大电路的设计思想.仿真结果表明,用于光电检测的p-i-n光电探测器在650 nm光照下响应度达0.2 A/W,互阻放大器的-3 dB带宽达到94 MHz,跨阻增益达150 kΩ.可以满足DVD系统的性能要求.     

激光干涉仪光电检测电路的设计

依据大气垂直探测仪的设计要求,给出激光干涉信号光电检测电路的实现方法。通过选择合适的探测器,对前置放大级进行噪声分析,设计了低噪声光电转换前置放大电路。利用Multisim对2阶Butterworth低通滤波器进行仿真,验证了所设计的滤波器是可行的。简化设计了整形电路,从而获取脉冲输出信号。     

一种高灵敏度近红外光纤光功率计的设计

基于InGaAs光电二极管设计了一种高灵敏度的近红外光纤光功率计。该光功率计的前置放大电路采用多档放大量程设计,外加屏蔽盒,提高了测量动态范围。采用差分放大器、差分A/D转换芯片抑制系统的共模噪声。通过温度传感器测量了环境温度,使用D/A转换芯片对前置放大电路进行动态调零,从而抑制了系统的杂散光噪声、光电探测器的暗电流噪声以及光电探测器的温度漂移。测试表明,该光功率计在光纤通信光波段的光功率测量灵敏度达到-90 dBm,测量动态范围、系统信噪比、线性度等指标均显著提高。     

一种光电探测器接口电路的响应特性分析

针对窄脉冲激光时域/频域特性,对窄脉冲激光电路设计进行了详细的分析,包括探测器光敏面面元尺寸分析,以及取样电阻、反馈电容对信号带宽和信号完整性的影响等。为了提高探测系统的信噪比、稳定性等要素,对两种典型的光电接口电路进行了理论分析和软件仿真,得到不同的探测器结电容、取样电阻、反馈电容等参数对窄脉冲激光探测电路光电接口带宽、输出信号幅值、脉宽等响应特性的影响。根据不同种类的探测器及脉冲激光探测信号的频率特性,选取不同的偏置与放大电路,可以使前置光电接口电路的性能达到最佳。     

SiGeC薄膜表征对于光刻对准性能的影响研究

Si1-x-yGexCy是继Si和GaAs之后又一重要的半导体材料。由于Si1-x-yGexCy具有优于纯Si材料的良好特性,器件和制程又可与Si工艺兼容,采用Si1-x-yGexC及其Si1-x-yGexCy/Si异质结所制作出来的器件如异质结双极晶体管(Heterojunction Bipolar Transistor,HBT),其电性能几乎可达到GaAs等化合物半导体制作的同类器件的水平,而且在成本上低于GaAs HBT。因此Si1-x-yGexCy可能是未来微电子发展进程中必不可少、并起着关键作用的一种材料。文章对Si1-x-yGexCy薄膜的表征进行了探索,在总结大量数据的基础上,验证了利用Si1-x-yGexCy薄膜的反射率进行光学表征的方法的可行性。同时,文章系统研究了Si1-x-yGexCy薄膜的工艺条件、薄膜成份、薄膜厚度等参数对光刻对准性能的影响。     

GaAs/Si异质外延的新进展

本工作从原理和实验技术上证实了氯化物VPE技术可用于CaAs/Si异质外延.CaAs/Si外延层表面平整光亮.对外延层进行了组分测量、高分辨率电镜和X-射线衍射分析.结果表明,外延层是符合化学计量比的CaAs单晶,外延层浓度可控范围为10~(14)～10~(17)cm~(-3),纵向掺杂分布平坦.用这种材料制成MESFET样管,跨导为40mS/mm.     

溅射功率对Mg2Si薄膜制备的影响

采用射频磁控溅射系统,在Si(111)衬底上制备了不同溅射功率下的Mg2Si薄膜。通过X线衍射(XRD)和冷场发射电子显微镜镜(FESEM)对Mg2Si薄膜的晶体结构和表面形貌进行了表征,理论分析了Mg2Si薄膜在Si(111)衬底上的外延生长关系,得到了Mg2Si薄膜的外延生长特性。研究结果表明,在80～110 W的溅射功率范围内,Mg2Si薄膜具有Mg2Si(220)的外延择优生长特性,并且随着溅射功率的增加Mg2Si(220)衍射峰先增强后变弱,在100W功率下Mg2Si(220)衍射峰最强。     

Si+自注入Si晶体中缺陷分布的计算模拟

在两体近似碰撞模型基础上,采用SRIM程序对自注入硅离子及其造成的损伤在样品的分布进行了研究,模拟了Si<'+>自注入si晶体的Si<'+>深度分布几率和注入时的能量传递.计算结果表明:在相同注入能量的情况下,注入Si<'+>的分布概率是恒定的,在注入过程中电离能是阻止Si<'+>进一步深入的主导因素.论文还初步讨论了...     

On the Mechanisms Governing Aluminum-Mediated Solid-Phase Epitaxy of Silicon

Mechanisms governing the aluminum-mediated solid-phase epitaxy of Si on patterned crystalline Si substrates have been identified by studying the deposited material as a function of growth conditions when varying parameters such as temperature, growth time, and layer-stack properties. Early growth stages can be discerned as first formation of “free” Si at the Al/α-Si interface, then diffusion of Si along the Al grain boundaries, nucleation at the Si substrate surface, nuclei rearrangement, and finally crystal growth. The acquired understanding is applied to control the selectivity and completeness of single-crystal growth in various sizes of contact windows to the Si substrate.     

制绒Si片清洗工艺的研究

研究对比了不同清洗工艺对制绒Si片性能的影响,采用原子力显微镜和少子寿命测试仪测试经不同化学清洗工艺处理之后的Si片表面微粗糙度和少子寿命。研究发现,使用浓硫酸、双氧水混合液和稀释的氢氟酸溶液清洗Si片能够有效改善Si片表面的质量,Si片表面的微粗糙度由原先的5.96μm降低到4.45μm;采用等离子体增强化学气相沉积法在清洗之后的Si片上生长本征氢化非晶Si层,对Si片进行表面钝化,钝化之后的Si片少子寿命可达107.88μs。测试结果还表明,采用此种清洗方法处理的Si片少子寿命稳定性有很大提高。     

The influence of hydrogen plasma on the electroreflectance spectrum and the spectrum of electron states of porous silicon

Porous Si samples were investigated by the electroreflectance modulation spectroscopy. The presence of minibands, which are responsible for the existence of photoluminescence bands (red, green, and blue), is revealed. It is established that the miniband responsible for the blue band vanishes upon the treatment of a porous Si surface in H⁺ plasma. Passivation of the surface with hydrogen also leads to strain relaxation both in porous films and in the Si substrate. The origin of electron states in the band gap of Si nanocrystallites is established.     

铜布线工艺中阻挡层钽膜的研究

从钽膜质量的角度研究了用溅射方法在硅衬底上得到的 60 nm钽膜对铜硅互扩散的阻挡效果 ,钽膜的质量通过对硅衬底的表面处理以及钽膜的淀积速率来控制。研究发现 ,适当的硅衬底表面处理对钽膜是否能产生良好的防扩散能力起着关键的作用。本研究还得到了能有效阻挡铜硅接触的钽膜的淀积速率。     

Influence of high channel doping on the inversion layer electron mobility in strained silicon n-MOSFETs

In this letter, we investigate the dependence of electron inversion layer mobility on high-channel doping required for sub-50-nm MOSFETs in strained silicon (Si), and we compare it to co-processed unstrained Si. For high vertical effective electric field E/sub eff/, the electron mobility in strained Si displays universal behavior and shows enhancement of 1.5-1.7/spl times/ compared to unstrained Si. For low E/sub eff/, the mobility for strained Si devices decreases toward the unstrained Si data due to Coulomb scattering by channel dopants.     

Broadband scattering of the solar spectrum by spherical metal nanoparticles

Metal nanoparticles offer the possibility of improved light trapping in solar cells, but careful design is required to maximise scattering and minimise parasitic absorption across the wavelength range of interest. We present an analysis of the broadband scattering and absorption characteristics of spherical metal nanoparticles, optimized for either crystalline silicon (c‐Si) or amorphous silicon (a‐Si:H) solar cells. A random two‐dimensional array of optimally sized Ag spheres can scatter over 97% of the AM1.5 spectrum from 400 to 1100 nm. Larger particles are required for c‐Si devices than a‐Si:H due to the increased spectral range, with optimum particle sizes ranging from 60 nm for a‐Si:H to 116 nm for c‐Si. Positioning the particles at the rear of the solar cell decreases absorption losses because these principally occur at short wavelengths. Increasing the refractive index of the surrounding medium beyond the optimum value, which is 1.0 for a‐Si:H and 1.6 for c‐Si, shifts absorption to longer wavelengths and decreases scattering at short wavelengths. Ag nanoparticles scatter more of the solar spectrum than Au, Cu or Al nanoparticles. Of these other metals, Al can only be considered for a‐Si:H applications due to high absorption in the near‐infrared, whereas Au and Cu can only be considered for the rear of c‐Si devices due to high absorption in the ultraviolet (UV) and visible. In general, we demonstrate the importance of considering the broadband optical properties of metal nanoparticles for photovoltaic applications. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.