纳米电子器件

概述了用于超高密度集成电子计算机的纳米尺寸电子开关器件的研究进展。讨论了场效应晶体管的两类替代物：（１）量子效应的单电子固态器件；（２）分子电子器件。提出了每一类器件的分类方法，描述了其在工作原理并对各种器件进行了比较。     

最大振荡频率640 GHz的70 nm栅长InAs PHEMTs器件

由于高的电子迁移率和二维电子气浓度,InP基赝配高电子迁移率晶体管（PHEMTs）器件成为制作太赫兹器件最有前途的三端器件之一。为提高器件的工作频率,采用InAs复合沟道,使得二维电子气的电子迁移率达到13000 cm2/（Vs）。成功研制出70 nm栅长的InP基赝配高电子迁移率晶体管,器件采用双指,总栅宽为30 m,源漏间距为2 m。为降低器件的寄生电容,设计T型栅的栅根高度达到210 nm。器件的最大漏端电流为1440 mA/mm （VGS=0.4 V）,最大峰值跨导为2230 mS/mm。截止频率fT和最大振荡频率fmax分别为280 GHz和640 GHz。这些性能显示该器件适于毫米波和太赫兹波应用。     

利用CsN3n型掺杂电子传输层改善OLED器件性能的研究

为了能够有效地提高电子的注入和传输能力,改善有机电致发光器件的性能,本文利用CsN₃作为n型掺杂剂,对有机电子传输材料Bphen进行n型电学掺杂,制备了结构为ITO/MoO₃（2 nm）/NPB（50 nm）/Alq₃（30 nm）/Bphen（15 nm）/Bphen：CsN₃（15 nm,x%,x=10,15,20）/Al（100 nm）的器件。实验结果表明,CsN₃是一种有效的n型掺杂剂,以掺杂层Bphen：CsN₃ 作为电子传输层,可以有效地降低电子的注入势垒,改善器件的电子注入和传输能力,从而降低器件的开启电压,同时提高了器件的亮度和发光效率。在掺杂浓度为10%时器件的性能最优,开启电压仅为2.3 V,在7.2 V的驱动电压下,达到最大亮度29 060 cd/m²,是非掺杂器件的2.5倍以上。当驱动电压为6.6 V时,达到最大电流效率3.27 cd/A。而当掺杂浓度进一步提高时,由于Cs扩散严重,发光区形成淬灭中心,造成器件的效率下降。     

红光、绿光、蓝光、白光用高性能有机电子注入层和传输层

研制成功了一种新型提高有机电致发光器件效率、降低其功耗的新型电子注入层。本文讨论了这种新型电子注入层的性能及其与之相关的电子传输层的性能。与通常使用的LiF注入材料或Li掺杂的Alq3：BPhen电子传输层器件相比,使用新型电子注入层和电子传输层的性能更加优良。在20mA／cm2的电流密度下,红光器件的性能为：亮度为10．8cd／A,工作电压为3．9伏,色座标为（O．66,0．34）：绿光器件的性能为：亮度为18．4cd／A,工作电压为4．2伏,色座标为（0．29,0．62）;深蓝色器件的性能为：亮度为7．7cd／A,工作电压为3．70t,色座标为（0．14,0．13;蓝绿色器件的性能为：亮度为21．1cd／A,工作电压为3．8伏,色座标为（0．16,0．37）;白光器件的性能为：亮度为13．2cd／A,工作电压为3．80t,色座标为（0．34,0．34）。在同样的工作条件下,红光、深蓝色光和蓝绿光的外部量子效率分别为8．7％,6．6％和9．7％。迄今为止所报告单色发光器件中,这些器件是效率最高的器件。     

γ射线辐照对130 nm部分耗尽SOI MOS器件栅氧经时击穿可靠性的影响

研究了射线辐照对130 nm部分耗尽（Partially Depleted,PD）绝缘体上硅（Silicon on Insulator,SOI）工艺MOS器件栅氧经时击穿（Time-Dependent Dielectric Breakdown,TDDB）寿命的影响。通过测试和对比辐照前后NMOS和PMOS器件的转移特性曲线、阈值电压、关态泄漏电流以及TDDB时间等电参数,分析了射线辐照对PD-SOI MOS器件TDDB可靠性的影响。结果表明:由于射线辐照在栅极氧化层中产生了带正电的氧化物陷阱电荷,影响了器件内部势垒的分布,降低了电子跃迁的势垒高度,导致了电子遂穿的正反馈作用增强,从而缩短了器件栅氧化层经时击穿时间,最终造成器件栅极氧化层的可靠性下降。     

低压5V pMOS器件在不同栅偏置应力下的热载流子注入退化机理研究

研究了低压pMOS器件热载流子注入HCI（hot-carrier injection）退化机理,分析了不同的栅压应力下漏极饱和电流（Idsat）退化出现不同退化趋势的原因。结合实测数据并以实际样品为模型进行了器件仿真,研究表明,快界面态会影响pMOS器件迁移率,导致Idsat的降低;而电子注入会降低pMOS器件阈值电压（Vth）,导致Idsat的上升。当栅压为-7.5V时,界面态的产生是导致退化的主要因素,在栅压为-2.4V的应力条件下,电子注入在热载流子退化中占主导作用。     

Ⅲ-Ⅴ族氮化物同 AlGaAs/GaAs异质结场效应晶体管迁移率比较

依据测试得到的低源漏偏压下的AlGaAs/GaAs、AlGaN/AlN/GaN、In0.18Al0.82N/AlN/GaN异质结场效应晶体管（HFETs）的电容-电压曲线和电流-电压特性曲线,计算得到了器件的二维电子气（2DEG）电子迁移率。我们发现Ⅲ-Ⅴ氮化物HFETs器件同AlGaAs/GaAs HFETs器件的2DEG电子迁移率随栅偏压的变化趋势有很大不同。在Ⅲ-Ⅴ氮化物HFETs器件中,2DEG电子迁移率随栅偏压的变化趋势与栅长同源漏间距的比值有很大关系,但是栅长同源漏间距的比值对AlGaAs/GaAs HFETs器件的2DEG电子迁移率随栅偏压的变化趋势没有影响。这是因为Ⅲ-Ⅴ氮化物HFETs器件中存在极化梯度库仑场散射的缘故。     

西安交通大学电子物理与器件研究所

西安交通大学电子物理与器件研究所成立于1987年，是“电子物理与器件国家专项实验室”、“电子物理与器件教育部重点实验室”的依托单位。研究所现有在职人员18人（其中高级职称10人、具有博士学位人员6人），研究生30人以上。实验室现有面积3800m2（其中超净实验室800m2、平板显示器件驱动电路实验室400m2），拥有一系列开展高分辨率和高清晰度彩色显示器件、     

缺陷富勒烯C20分子器件的电子输运研究

运用基于第一性原理密度泛函理论（DFT）的非平衡格林函数（NEGF）方法,对正十二面体富勒烯C20分子及其有缺陷的C20分子进行了电子输运性质的研究。通过计算得出了模拟的电子透射谱线。通过比较不同缺陷的分子的传导特性,获得了C20的电子输运特点。通过比较发现,几乎所有情况下缺陷器件的传输概率在电子能量大于0．52eV时都大约是10^-10,几乎没有电子透过,所以这种器件可以作为一种响应很好的电子开关;而器件中原子的缺失并没有造成电子传输路径的中断,在大多数情况下,在原子缺失处反而产生更多的传输路径,通路的增多使得器件传输能力得到提高。     

教学仪器系列介绍（三）：电机系统教学实验台

今年本刊第1、2期已分别介绍了电工电子教学实验台及现代数字电路实验箱（在系统可编程逻辑器件实验箱）的内容,本期以教学仪器系列介绍（三）介绍电机系统教学实验台。本公司目前推出的产品有：（1）EEL－I豪华型电工电子教学实验台改革（2）EEL－I、！、巨型电工电子教学实验台（3）MDL一巨型现代数字系统实验箱（4）JDEE－7型在系统可编程器件实验箱（5）JDEE－32型在系统可编程器件实验箱（6）SSL一！型信号与系统实验箱（7）DCL－l型数字电子技术实验箱（8）ACL－I型模拟电子技术实验箱（9）MEL－！、！型电机系统教学实…     

SiC电力电子器件研究现状及新进展

由于硅材料本身的限制,传统硅电力电子器件性能已经接近其极限,碳化硅(SiC)器件的高功率、高效率、耐高温、抗辐照等优势逐渐突显,成为电力电子器件一个新的发展方向.综述了SiC材料、SiC电力电子器件、SiC模块及关键工艺的研究现状,重点从材料、器件结构、制备工艺等方面阐述了SiC二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、结晶型场效应晶体管(JFET)、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)及模块的研究进展.概述了SiC材料、SiC电力电子器件及模块的商品化情况,最后对SiC材料及器件的发展趋势进行了展望.     

石墨烯及石墨烯场效应管的辐照效应研究进展

石墨烯由于高迁移率、高导热性、柔韧性好和机械强度高等优异性能使其成为构筑新型纳米电子器件的重要材料,已成为电子信息、生物医学、显示等领域的研究热点。当石墨烯材料及其电子器件放置于含有辐照因素的场景中时,会因为与高能光子和带电粒子等相互作用而改变晶格结构或积累电荷,使石墨烯材料及电子器件的性能发生变化。本文主要综述了典型辐照因素对石墨烯及器件的主要效应及研究进展,旨在总结不同辐照在石墨烯及其电子器件中引发的物理效应,归纳其微观-宏观性质变化,为加深石墨烯材料及器件的辐照效应的理解,推动其在辐照场景中的实际应用奠定基础。     

防雷设计中的接地问题

针对防雷设计中电子设备的防雷接地,从外部防雷装置中接地体的选用、有效降低接地电阻的大小来符合国家标准要求以及选择合适的联合接地方式等3个方面阐述了合理接地的问题。通过对布线、屏蔽和接地方式,空间电磁场对通信线路的电磁感应影响情况和降阻剂对接地电阻的影响试验,总结出了能够保护电子设备的安全布线和接地方式。     

Overview of nanoelectronic devices

This paper provides an overview of research developments toward nanometer-scale electronic switching devices for use in building ultra-densely integrated electronic computers. Specifically, two classes of alternatives to the field-effect transistor are considered: (1) quantum-effect and single-electron solid-state devices and (2) molecular electronic devices. A taxonomy of devices in each class is provided, operational principles are described and compared for the various types of devices, and the literature about each is surveyed. This information is presented in nonmathematical terms intended for a general, technically interested readership     

Copper(II) phthalocyanine based organic electronic devices for ionizing radiation dosimetry applications

Effects of ionizing radiation exposure of γ-rays on the copper(II) phthalocyanine thin-films are studied using photoelectron spectroscopy techniques and electrostatic force microscopy. Based on the changes observed in the electrical properties of the copper(II) phthalocyanine thin-film, organic electronic devices are demonstrated in this work for ionizing radiation dosimetry applications. Encapsulation of silicon nitride layer deposited by hot-wire CVD technique, for copper(II) phthalocyanine based organic electronic devices, has been discussed for ionizing radiation sensing. A design technique of stacking organic field effect transistors in parallel was verified for improving the current sensitivity of the sensors for ionizing radiation dosimetry.     

硅纳米线纳米电子器件及其制备技术

硅纳米线由于特殊的光学及电学性能如量子限制效应及库仑阻塞效应等,在纳米电子器件的应用方面具有潜在的发展前景。介绍了采用电子束蚀刻技术(EB)、反应性离子蚀刻技术(RIE)、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)等制备技术及场效应晶体管、单电子探测器及存储器、双方向电子泵及双重门电路等硅纳米线纳米电子器件的最新进展情况,并对其发展前景作了展望。     

Nanoscale Engineering for Reducing Phase Noise in Electronic Devices

An investigation of electronic 1/f noise in ultrasmall devices and systems is presented, focused on nanoscale engineering of electronic devices for low phase noise. The investigation is based on the quantum 1/f formulas. Nanotechnology raises new questions of electronic noise, since fluctuations are more important in smaller devices. Based on the quantum 1/f noise theory, we find that in a certain transition range of sizes this general law is suspended, but reappears for 1/f noise in the nanometer domain, where the transition from coherent to conventional quantum 1/f effect is complete. The coherent and conventional quantum 1/f effects and their connection are briefly derived. The resulting quantum 1/f formulas are used to derive the 1/f noise of GaN/AlGaN MODFETs, resonant tunneling diodes, bulk acoustic wave and surface acoustic wave quartz resonators, microelectromechanical systems resonators,and spin valves. They are also used to calculate phase noise in these devices and in oscillators based on them, from first principles along with some classical noise sources. Device optimization is thus facilitated for ultrasmall devices.     

SiC电力电子器件对电力系统的影响

宽禁带SiC材料被认为是高性能电力电子器件的理想材料,比较了Si和SiC材料的电力电子器件在击穿电场强度、稳定性和开关速度等方面的区别,着重分析了以SiC器件为功率开关的电力电子装置对电力系统中柔性交流输电系统(FACTS)、高压直流输电(HVDC)装置、新能源技术和微电网技术领域的影响。分析表明,SiC电力电子器件具有耐高压、耐高温、开关频率高、损耗小、动态性能优良等特点,在较高电压等级(高于3 kV)或对电力电子装置性能有更高要求的场合,具有良好的应用前景。     

Mobile Web-Based System for Remote-Controlled Electronic Devices and Smart Objects

Nowadays there are many intelligent electronic devices in the everyday environments: appliances, industrial machinery, devices for service providers in the cities, etc. These electronic devices usually communicate with other devices and people in order to perform tasks or provide services. The most common form of interaction between people and devices is using the device interfaces (buttons, touch screens, etc.). However, there are other ways of interacting such as Smartphone’s, which are used to communicate users with electronic devices. Normally, the user selects the commands or actions from an application installed on the Smartphone. This application uses the Smartphone communication hardware elements (e.g., Bluetooth, Wi-Fi) to send the selected commands to the electronic device. Native mobile applications are platform-dependent (Android, Symbian, etc.) and are developed for multiple platform usually have high development costs. We present a proposal that allows web applications to access the device communication hardware elements, making possible the communication with physical devices.     

太赫兹真空电子器件用场发射阴极技术分析

本文阐述了太赫兹真空电子器件对阴极电子源的需求条件,分析了在该器件中应用场发射阴极的可能性。介绍 了当前两种主要场发射阴极,即金属薄膜场发射阴极和碳纳米管场发射阴极的国内外发展情况,指出了它们各自的优势 以及实际应用中存在的障碍,并提出了相应的解决途径。试验和分析结果表明,场发射阴极具有很好的太赫兹真空电子 器件应用前景。