利用共振隧穿器件制作太赫兹波源

太赫兹波是振荡频率在100GHz～10THz范围的电磁波,利用共振隧穿器件高频高速的特点,适宜制作此波段的振荡源器件。指出与其他类型的太赫兹源器件相比,共振隧穿型太赫兹波源器件具有体积小、重量轻、便于与控制电路集成以及易于进行调制等特点;此外,还适宜用Si透镜进行功率合成,增大其总发射功率。给出几种重要太赫兹共振隧穿器件的结构、制造工艺和器件性能,作为太赫兹技术领域的研究人员选择太赫兹波源器件的参考。     

基于U 型结构的动态可调太赫兹滤波器设计

太赫兹滤波器是通信等领域重要的功能器件,基于U 型结构的超材料器件因结构简单等优势已广泛用于太赫兹滤波器。传统U 型滤波器的几何参数确定后,其谐振频率、陡峭度等参数不可改变,只能用于特定频带,限制了其应用。对此,文中设计了基于U 型结构的可动悬臂阵列滤波器,在U 型结构中使用双层材料(下层为SiO2 ,上层为金属Al)的悬臂梁,利用温度变化两种材料热膨胀系数不同悬臂发生形变从而改变谐振频率等参数的原理,实现了对滤波器的动态可调控制。使用HFSS 进行建模仿真,实现了谐振频率0. 22 THz 的动态调制。另外,在该滤波器基础上文中设计了双层材料-介质-双层材料的双面结构,使下降沿和上升沿陡峭度提高到了921. 24% / THz 和547. 92% / THz,最小透射系数达到了0. 0023,滤波效果得以优化。     

一种具有多种谐振模式的太赫兹超表面器件

设计了一种中心对称的分裂环形状超表面结构,该结构具有偏振不敏感和高品质因子的特性。通过理论和实验研究,深入分析了其谐振点的频谱特性,并确定了谐振峰的模式,包括LC、偶极和高阶谐振等。其中,几种高阶谐振模式表现出较高的高品质因数Q(约230),并且对超表面衬底材料的介电常数变化高度敏感。此外,还研究了具有不对称超表面结构的电磁性质,发现通过分别增加超表面结构沿水平轴(x轴)和垂直轴(y轴)的不对称性,可以产生和增强0.332 THz和0.210 THz的谐振。     

UTC-PD和RTD单片集成的器件模拟研究

单行载流子光电二极管与共振隧穿二极管单片集成器件是一种新型高速光电探测器,也是高速光电单稳双稳转换逻辑电路的一个基本单元。用Atlas软件对该集成电路单元进行了直流和交流特性的模拟研究,模拟得到的3dB带宽最高可达9THz。模拟发现,光照强度、吸收层厚度、掺杂浓度、收集层浓度是影响器件3dB带宽的主要因素。研究了器件材料参数、结构参数与器件3dB带宽之间的关系,并得到在现行工艺下优化后的单行载流子光电二极管和共振隧穿二极管单片集成器件的工艺参数,模拟出3dB带宽为1.03THz。同时,对器件模拟和半导体工艺间的误差进行了分析和估计。这一工作为单行载流子光电二极管和共振隧穿二极管单片集成器件的设计和研制提供了工艺参数基础。     

电热激励硅谐振器件的研究

设计了悬臂梁结构电热激励、压阻拾取硅微机械谐振器件,分析了电热激励和压阻拾取的基本工作原理,设计了与Bipolar工艺兼容的器件制作工艺流程,并制作了器件样品.对真空中器件的幅频特性进行了实验研究,研究结果表明,在粗真空范围内,保持激励功率不变的情况下,微悬臂梁的振幅、谐振频率与真空度之间具有明显的依赖关系,可以用来设计、制作MEMS粗真空谐振式传感器.     

共振隧穿器件及其集成技术发展趋势和最新进展

介绍了共振隧穿器件及其特点,论述了该类器件及其集成技术的发展趋势和最新进展,特别是SiO 2S/iS/iO 2共振隧穿二极管及其集成电路的研制成功是一个突破性的进展。     

共振声子THz QCL有源区结构设计

利用Airy函数代换与传输矩阵方法精确计算了有外加偏压下电子在共振声子太赫兹量子级联激光器有源区单个周期内的透射系数与波函数,得到了不同偏压下的电子波函数分布以及准束缚态能级位置与外加偏压的关系曲线.在仿真计算的基础上设计了一种共振声子太赫兹量子级联激光器的有源区结构.计算结果表明,对于设计的结构,当单个周期两端的外加...     

共振隧穿器件概述——共振隧穿器件讲座(1)

通过对共振隧穿器件的特点、分类、工作原理、电流成分、器件参数等的介绍,为初学人员或非专业爱好人员提供一个对共振隧穿器件全面的、概括性的认识。     

Spectrum manipulation of a dual-stop-band metamaterial terahertz filter based on unit cell dimension changes

We numerically and experimentally proposed a dual-stop-band terahertz filter based on standard microelectronic fabrication method. The stop bands locate at 0.32 THz and 1.02 THz with 3 dB bandwidths of 0.26 THz and 0.55 THz, respectively. The resonance characteristics of the proposed device were discussed with the help of surface current maps and field density maps extracted from computer simulation software to better understand the working principle of the proposed device. On top of that, a total of seven devices with different dimensions were fabricated to fully discuss the dimension effects on the resonant frequency shift and bandwidth changes. This fabrication process is applicable for related integrated metamaterial devices and provides essential experiment evidences for effective ways of manipulating the transmission spectrum of the proposed filter.     

热致封装效应对MEMS固支梁谐振频率的影响

MEMS器件的封装效应显著而复杂,其中由贴片封装引起的结构热失配是封装效应的主要成因.论文在前期封装-器件耦合行为模型的基础上,利用激光多普勒测振仪实验验证了贴片工艺的热致封装效应对固支梁器件性能的影响.结果表明,贴片前后固支梁的谐振频率发生显著变化,并沿芯片表面表现出明显的分布特征.考虑封装效应的理论模型可以较好地预测该结果,为MEMS系统的器件-封装协同设计提供理论指导.     

基于锑化铟的可调超材料太赫兹带阻滤波器

提出了一种工作在太赫兹频段, 基于半导体材料锑化铟的超材料带阻滤波器.由于锑化铟材料介电常数的特性, 该滤波器的谐振频率能够进行温度调节.同时, 通过有限积分法和等效LMC电路模型分析了滤波器的几何参数对其谐振频率的影响, 这两种方法得到的结果具有良好的一致性.在温度的取值范围是220～350 K时, 滤波器的谐振频率能够从0.91 THz动态调节到1.28 THz, 并且其阻带谐振频率的透射系数能够有限地被抑制.该滤波器的传输特性在30°入射角范围内具有良好的稳定性.设计的可调超材料带阻滤波器将在太赫兹无线通信、传感等方面有潜在的应用前景.     

可见光共振腔发光二极管的研究进展

共振腔发光二极管是一种具有优良发光性能的光电器件。概述了对可见光共振腔发光二极管的共振腔结构、反射镜材料体系、基本工作机理和发光特性，并展望了这种器件的发展前景。     

低谐振频率电磁超材料单元设计与仿真

针对目前人工电磁超材料的谐振频率(吉赫兹(GHz)或太赫兹(THz))较大的问题,该文提出了一种新型尺寸较大的双面螺旋结构单元模型。通过HFSS仿真软件,建立了电磁超材料单元模型,分析了结构单元的S参数。采用Smith提取算法,得出了等效介电常数和等效磁导率的数学表达式。仿真结果表明,在2.0～2.1 MHz时,等效介电常数恒正,等效磁导率实部达到负极值,而等效磁导率的虚部也达到了最大值,即该频段为材料板的谐振频段,呈磁单负材料属性。     

纳米电子器件及其集成

对基于Top-Down加工技术的纳米电子器件如：单电子器件、共振器件、分子电子器件等的研究现状、面临的主要挑战等进行了讨论. 采用CMOS兼容的工艺成功地研制出单电子器件，观察到明显的库仑阻塞效应；在半绝缘GaAs衬底上制作了AlAs/GaAs/In0.1Ga0.9As/GaAs/AlAs双势垒共振隧穿二极管,采用环型集电极和薄势垒结构研制的共振隧穿器件，在室温下测得其峰谷电流比高达13.98，峰电流密度大于89kA/cm2；概述了交叉阵列的分子存储器的研究进展.     

具有低能耗辅助电路的并联谐振直流环节逆变器

为提高逆变器的转换效率,提出了一种具有低能耗辅助谐振电路的并联谐振直流环节逆变器.在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振电路,使直流母线电压周期性地归零,实现逆变桥主开关器件的零电压开关,而且辅助开关器件也可以实现零电压关断和零电流开通.此外,其辅助谐振电路只有一个辅助开关器件,控制简单;辅助开关和谐振元件都位于直流母线的并联支路上,有利于降低辅助谐振电路的能耗.对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和软开关的实现条件.制作一个5kW的实验样机,通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性.     

基于太赫兹人工超材料的带阻滤波器

鉴于太赫兹辐射的特殊性,其难以与自然界中多数材料发生电磁相互作用,导致太赫兹功能器件匮乏.人工超材料通过人工设计结构单元的周期排列组合,可实现太赫兹波段电磁响应的调控.本文设计一种由二氧化硅衬底上的单层金属方形谐振环结构构成的太赫兹带阻人工超材料,具有窄带宽、深带阻特性、偏振不敏感特性,通过近场电场和表面电流分析,带阻...     

Parallel Adder Design with Reduced Circuit Complexity Using Resonant Tunneling Transistors and Threshold Logic

Quantum-effect devices utilizing resonant tunneling are promising candidates for future nano-scale integration. Originating from the technological progress of semiconductor technology, circuit architectures with reduced complexity are investigated by exploiting the negative-differential resistance of resonant tunneling devices. In this paper a resonant tunneling device threshold logic family based on the Monostable-Bistable Transition Logic Element (MOBILE) is proposed and applied to different parallel adder designs, such as ripple carry and binary carry lookahead adders. The basic device is a resonant tunneling transistor (RTT) composed of a resonant tunneling diode monolithically integrated on the drain contact layer of a heterostructure field effect transistor. On the circuit level the key components are a programmable NAND/NOR logic gate, threshold logic gates, and parallel counters. The special properties of MOBILE logic gates are considered by a bit-level pipelined circuit style. Experimental results are presented for the NAND/NOR logic gate.     

Nondegenerate four-wave mixing wavelength conversion in low-loss passive InGaAsP-InP quantum-well waveguides

Results on wavelength shifters based on four-wave mixing that operate in the 1.5-/spl mu/m regime are reported. These devices utilize the near-bandedge resonant enhancement in the third-order nonlinearity in passive InGaAsP-InP quantum-well waveguides. Over the erbium-doped fiber-amplifier gain band approximately -20 dB conversion efficiency was obtained with /spl ap/18-dBm CW pump power. The conversion efficiency was nearly constant for wavelength shifts up to /spl ap/26 nm (3.3 THz), limited by the phase-matching bandwidth of the 8.5-mm-long device.     

中小功率三相高频节能型谐振极逆变器

作为中小功率发电系统重要环节的三相逆变器的开关频率增大时,开关损耗也显著增大,不利于节能。为实现中小功率三相逆变器的高频化和节能化,提出了一种三相零电压开关谐振极逆变器拓扑结构.当桥臂上的辅助谐振电路处于工作状态时,开关器件并联的电容的电压能周期性变化到零,使开关器件完成零电压软切换,这有利于高频金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET）作为逆变器的开关器件.分析了电路的工作流程,实验结果表明开关器件处于零电压软切换.因此,该拓扑结构对于研发高性能的中小功率三相逆变器具有参考价值.