“碳化硅功率半导体技术”专题前言

半导体功率器件(即电力电子器件)是电力电子技术的三大核心基础之一,被比作电力电子装置的“CPU”。现有功率器件多采用Si基或SOI基,但是受限于自身材料特性的影响,在节能与转换效率方面越来越显示出他们的局限性。为解决上述问题,半导体功率器件除了继续对传统器件进行新理论和新结构的创新研究外,也正在遵循“一代材料、一代器件、一代装置、一代应用”的发展趋势,从传统的Si基和SOI基向宽禁带半导体SiC和GaN基进行扩展和延伸。     

二氧化锡传感器对挥发性有机物的动态测试方法研究

温度调制的动态测试是解决金属氧化物传感器选择性差的一种常用方法, 但至今尚未有明确的方法控制动态响应信号的波形以达到预期期望. 本文首先从静态测试的角度出发, 描述了静态性能指标与动态响应信号的对应关系, 提出了适合于动态测试的半导体传感器的选择方法. 然后以矩形波为例, 通过对其周期、占空比、工作温度范围的调整, 在不降低动态响应信号品质的前提下, 缩短在实际应用中的响应时间和功耗. 最后, 利用支持向量机算法验证了动态响应信号的品质, 在不同种类不同浓度的气体中, 识别率高达100%.     

机载远程探测用高能量双波长激光器研究

激光器是机载远程光电探测系统的重要组成部分,其性能直接决定系统应用效果.首先从激光测距方程出发,分析不同探测体制以及双波长探测需求;然后针对半导体泵浦固体激光器进行研究,并对不同双波长实现方式进行了分析;最后通过试验验证,实现了高能量双波长激光输出.试验结果表明:通过主动电光调Q技术和LD侧面泵浦共腔谐振技术,可以实现高重频窄脉宽1.064μm和1.57μm双波长激光输出.     

VO2/GaAs异质结的制备及其光电特性研究

采用直流磁控溅射和后退火氧化工艺在p型GaAs单晶衬底上成功制备了n-VO_2/pGaAs异质结,研究了不同退火温度和退火时间对VO_2/GaAs异质结性能的影响,并分析其结晶取向、化学组分、膜层质量以及光电特性。结果表明,在退火时间2 h和退火温度693 K下能得到相变性能最佳的VO_2薄膜,相变前后电阻变化约2个数量级。VO_2/GaAs异质结在308 K、318 K和328 K温度下具有较好的整流特性,对应温度下的阈值跳变电压分别为6.9 V、6.6 V和6.2 V,该结果为基于VO_2相变特性的异质结光电器件的设计与应用提供了可行性。     

一种压电半导体纳米线的热电耦合性能研究

采用有限元分析方法,研究了一种n型压电半导体纳米线(氧化锌)的电热耦合性能,分析了外部温度对氧化锌纳米线内部机械场、电场及电流场分布的影响,并讨论了本构方程线性化对电学参数的影响。研究结果表明,温度对氧化锌纳米线的电场、载流子浓度和电流密度影响很大,采用线性本构和非线性本构求得的电场、电子浓度和电流密度最大相差分别为24%,32%和68%,基于非线性本构分析压电半导体的电学性能会引起很大误差。该研究结果可为压电半导体器件利用温度调控电场、电流提供理论依据。     

GeTe中铁电极化对自旋霍尔电导的调控研究

利用电场控制电荷的自旋流与电流相互转换是自旋电子器件的关键所在,而这种控制机制在铁电半导体GeTe中可以得到实现,因为其铁电极化可以改变自身的自旋织构。基于密度泛函理论计算,我们发现可以通过铁电极化可以进一步调节自旋霍尔电导(spinHallconductivity,简记为SHC),通过计算得到自旋霍尔电导的一个分量σxyz在带边缘附近可以达到100?/e(?cm)-1的量级,其主要原因在于电极化改变了能带结构。该研究工作为可控的自旋输运的实验和理论研究具有重要的价值,必将推动自旋电子学的进一步发展。     

基于SBS超短脉冲激光器的介质研究

皮秒激光器在众多领域中都有广泛的应用,将纳秒量级激光器脉冲压缩至皮秒量级超短脉冲是目前获得高能量皮秒脉冲激光的常见方法之一。而基于布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering)的脉冲压缩系统结构简单,造价较低,是近年来较为热门的技术手段。布里渊散射脉冲压缩方案的技术关键在于介质研究。本文通过研究目前获得应用的三类介质的化学性能、物理特性以及压缩效果等,对比国内外研究现状,分析了受激布里渊散射对介质的要求以及未来的发展方向。