基于忆阻器结构的Ge基光控晶体管制备及其光电性能研究

设计并制备了一种基于忆阻器结构且具有可编程特性的Ge基光控晶体管,它由两个结构为Ni/Ge/GeO_x/Al₂O₃∶HfO₂/Pd的忆阻器背对背组成,共用阻变层GeO_x/Al₂O₃∶HfO₂、衬底Ge和底电极Ni,阻变层的设计是实现光控晶体管功能的关键。两个顶电极Pd作为光控晶体管源漏极,中间区域作为栅极接受外加光源的栅控。探究了Ge基忆阻器光电响应特性,并实现光控晶体管基于光源栅控的输出与转移特性。进一步地,探究了器件的物理机制并验证设计的科学性和可行性。该光控晶体管具有非易失性与标准CMOS工艺兼容性等优势,能有效简化器件制备工艺、降低制造成本,可为下一代光电芯片研发提供参考。     

银掺杂忆阻器的开关特性和限流调控

为了更好地通过低成本、易操作的方法获得性能优异的忆阻器,解决忆阻器在操作电压和循环次数等方面存在的问题,制备掺杂不同质量AgⅠ的前驱体溶液。采用低成本的低温旋涂工艺完成掺银功能层的制备,再采用蒸镀工艺实现基于Ag/Ag⁺掺杂有机-无机杂化钙钛矿(OIHP)/氧化铟锡(ITO)的忆阻器的制备。掺杂70 mg AgⅠ的忆阻器与未掺杂忆阻器相比,开启电压由0.3 V降至0.13 V,循环次数提升了约20倍,高达100次以上。此外,通过限流调控,器件可同时实现多级存储功能、非易失阻变开关功能以及阈值选通功能,并且选通器双向阈值电压高度对称,开态电流达到100μA以上,泄漏电流在1 nA以下。该研究有效地优化了忆阻器的操作电压和循环次数。     

有机场效应晶体管最新实验研究进展

介绍了近两年新报道的有机半导体材料,列举了其场效应性能参数;综述了有机场效应晶体管(OFET)在器件结构上的改进,重点阐述了基于常见有机功能层材料富勒烯及其衍生物、并五苯、聚3-己基噻吩的OFET对栅介质层及有机功能层与电极的界面的改进,讨论了器件结构改进对OFET阈值电压、开关比、载流子迁移率的影响;介绍了衬底温度、退火处理对OF-ET性能的影响。最后,针对有机场效应晶体管研究现状,指出未来研究中应注重开发高迁移率、高薄膜稳定性的有机功能材料和高介电常数、高成膜质量的有机栅介质材料,继续优化器件结构,改进制备工艺以提高器件性能。     

锗近红外光电探测器制备工艺研究进展

Ge材料由于在近红外波段具有较大的吸收系数、高的载流子迁移率、以及与Si工艺相兼容等优势而被视为制备近红外光电探测器最理想的材料之一。针对Ge光电探测器制备过程中面临的挑战,文中综述了近年来笔者所在的课题组在Ge探测器材料、器件及工艺方面的研究进展。首先介绍了Si基Ge材料的制备工艺,利用低温缓冲层生长技术、Ge/Si键合技术、Ge浓缩技术等分别制备得到高晶体质量的Si基Ge材料。研究了Ge材料n型掺杂工艺,利用离子注入结合两步退火处理（低温预退火和激光退火）以及利用固态磷旋涂工艺等分别实现Ge材料n型高掺浅结制备。最后探究了金属/Ge接触势垒高度的调制方法,结合金属中间层和透明导电电极ITO制备得到性能良好的Ge肖特基光电探测器。     

空穴传输层厚度对有机发光二极管性能的影响

采用聚乙烯基咔唑(PVK)作为空穴传输层,8-羟基喹啉铝(Alq3)作为发光层,制备了结构为ITO/PVK/Alq3/Mg∶Ag/Al的有机发光二极管(OLED),通过测试器件的电流-电压-发光亮度特性,研究了空穴传输层厚度对OLED器件性能的影响,优化了器件功能层的厚度匹配.实验结果表明,OLED的光电性能与空穴传输层的厚度密切相关,空穴传输层厚度为15nm时,OLED器件具有最低的启亮电压,最高的发光亮度和最大的发光效率.     

稀土元素La、Ce、Gd在忆阻器中的应用研究进展

忆阻器是最有潜力的新型非易失性存储器之一,用于忆阻器的电极和介质层的材料被工业界和学术界广泛研究。稀土元素在忆阻器中可以作为介质层材料和掺杂元素,具有广阔的应用前景。首先简述了忆阻器的基本结构、工作原理和电阻转变机制,接着以镧(La)、铈(Ce)、钆(Gd)三种在忆阻器中应用最广泛的稀土元素为例,对稀土元素在忆阻器领域中的应用优势进行了简单阐述,重点介绍了国内外研究中对于稀土元素的氧化物、稀土掺杂忆阻器、其他元素掺杂稀土元素忆阻器、钙钛矿锰氧化物等方面的应用,总结了稀土元素在忆阻器中的应用研究进展。最后对稀土元素忆阻器目前面临的问题和对应的解决方法进行了讨论,并总结展望稀土忆阻器未来的发展方向和应用前景。     

六方氮化硼忆阻器的研究进展

六方氮化硼是一种与石墨烯结构相似的材料,以六方氮化硼作为阻变介质层的忆阻器,具有良好的散热性能,不易发生介电击穿,能够实现小尺寸、低功耗和大的开关比;在计算机运算存储研究、人工神经网络和神经形态(即类脑)计算领域有极大的应用前景。文章主要介绍了忆阻器的分类,分析了六方氮化硼忆阻器的阻变机制,综述了六方氮化硼忆阻器的研究现状。最后,指出了六方氮化硼忆阻器当前面临的挑战,并展望了未来的发展方向。     

绝缘层/有源层界面修饰及对有机薄膜晶体管性能的影响

制备了具有修饰层的有机薄膜场效应晶体管,采用高掺杂Si作为栅极,传统的无机绝缘材料SiO2作为栅绝缘层,有机绝缘材料PMMA或OTS作为修饰层,CuPc作为有源层,Au作为源、漏极.测试结果表明,采用经过修饰的栅绝缘层SiO2/OTS和SiO2/PMMA的两种器件的开关电流比最高可达8×104,迁移率最高为1.22×10-3cm2/(V·s),而漏电流仅为10-10A,总体性能优于单层SiO2器件.     

绝缘层/有源层界面修饰及对有机薄膜晶体管性能的影响

制备了具有修饰层的有机薄膜场效应晶体管,采用高掺杂Si作为栅极,传统的无机绝缘材料SiO2作为栅绝缘层,有机绝缘材料PMMA或OTS作为修饰层,CuPc作为有源层,Au作为源、漏极.测试结果表明,采用经过修饰的栅绝缘层SiO2/OTS和SiO2/PMMA的两种器件的开关电流比最高可达8×104,迁移率最高为1.22×10-3cm2/(V·s),而漏电流仅为10-10A,总体性能优于单层SiO2器件.     

Si1-xGex/SOI材料的基本性质与应用前景

主要讨论了Si1-xGex/SOI材料的Si1-xGex应变层临界厚度、折射率增量、载流子迁移率、超晶格的线性电光效应、等离子色散效应等基本性质,比较了SOI、Si1-xGex/SOI光波导与石英光波导在光、光电集成方面的优势,简述了与体硅相比,SOI在VLSI应用方面的优越性及其在微电子领域的广泛应用.最后探讨了Si1-Gex/SOI材料在光电集成和光集成领域的巨大应用前景.