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。     

基于低功函数铪电极的Si纳米空气沟道二极管研究

基于电子无散射弹道输运的纳米空气沟道二极管具有响应速度快和截止频率高等特点,在毫米波与太赫兹领域中有着巨大的应用潜力。本文研究了以低功函数金属Hf为电极的Si基垂直结构纳米空气沟道二极管的I-V与时间响应特性,并与相同结构的Au电极器件进行了对比。研究发现,相比于先前文献报道较多的截面发射结构,面内发射构型的Hf电极纳米空气沟道二极管发射电流增强了近2倍,5 V电压下达到13.5 mA,并且其I-V曲线线型从符合空间电荷限制电流的V^3/2变成了符合F-N场发射的规律。相比于以Au为电极的Si基纳米空气沟道二极管,以Hf为电极的器件发射电流显著提升了近4倍,且器件响应上升沿仅为2 ns,具有超快响应的特性,通过降低器件面积和电容还可进一步提升响应速度。     

光电融合智能太赫兹的体系架构和关键技术

与广泛应用的以微波为代表的无线系统和以光纤为代表的有线系统相比,太赫兹除了其特殊的频谱特性外,人们期待太赫兹频段用于无线系统能突破微波系统的带宽限制,实现可与光纤系统相媲美的大带宽,并具有无线系统的灵活性和智能化。但如何实现宽带、智能以及具有较远作用距离的太赫兹系统,面临极大的挑战性。本文介绍了光电融合智能太赫兹的体系架构,重点讨论了基于光电融合的太赫兹源、接收检测、阵列天线以及太赫兹光电混频器等关键技术的国内外研究进展与进一步发展方向,以期解决单纯的电子学方式或光子学方式存在的难以克服的瓶颈限制。     

栅极对微/纳等离子体场效应晶体管性能影响的仿真研究

得益于等离子体器件和半导体工艺技术的不断融合,微/纳等离子体场效应器件已逐步得到了人们的重视与关注,近年来在输出功率、开关速度等性能方面得到了极大提升。但该种器件存在工作电压高、电极易损坏等问题,直接影响了其工作寿命和可靠性,阻碍了实用化发展。目前有研究初步发现,引入栅极结构可以调控微/纳等离子体场效应器件电极间隙内的电子浓度与分布,是降低器件工作电压、增大器件输出电流的有效方法。本文设计了不同栅极宽度与栅极数目结构的微/纳等离子体场效应晶体管,解决了Comsol仿真存在的大气压亚微米级别间隙下仿真不收敛的问题,实现了对栅压、栅极宽度、栅极数目对器件工作性能的影响研究。结果表明,增大栅极负压、加宽栅极宽度、增多栅极数目能有效地降低器件工作电压、提升工作电流,对于提高微/纳等离子体场效应晶体管实用化有重要的帮助。     

激光选择聚焦的响应增强型光电探测器

介绍了一种利用激光选择聚焦的结构来增强光电探测器的光电响应的方法。通过采用工作在传输模式的振幅型菲涅耳波带片,获得了较高的激光收集效率,同时也较好地抑制了背景光。当激光入射时,集成了菲涅耳波带片的InGaAs/InP p-i-n 光电探测器和InGaAs/InP 雪崩光电二极管的响应分别增强了36 倍和4 倍,而当模拟自然光的卤钨灯照射时,集成了菲涅耳波带片的两类光电探测器的响应均被抑制了30%。集成了菲涅耳波带片的探测器显现出对激光信号的较强吸收,对模拟自然光的卤钨灯光源的明显抑制。     

氮化镓基白光发光二极管的快中子辐照效应

对注入量为 1×10¹⁴cm^-2 的快中子(1.2 MeV)对氮化镓(GaN)基白光发光二极管(LED)器件的辐照效应进行研究。通过测量和分析器件的电致发光谱(EL)、光功率-电流(L-I)和电流-电压(I-U)特性,发现器件辐照后光功率降低,而 EL 谱形状几乎没有变化,表明该注入量的中子辐照主要对器件中的蓝光 LED 芯片造成了损伤。进一步分析发现,中子辐照导致蓝光 LED 量子阱中产生大量非辐射复合中心,增加了漏电流并减小了量子阱中载流子密度,从而降低 LED 的输出光功率。由此,在原有 GaN 基蓝光 LED 等效电路模型的基础上,加入由中子辐照导致的影响因素,不仅有助于理解中子辐照对 LED 光功率的衰退影响机理,还为预测辐照后光功率的变化提供了可行性。