基于库仑阻塞原理的多值存储器

设计了一种基于库仑阻塞原理的新型单电子多值存储器.器件包括两个多隧穿结结构和一个单电子晶体管，其中单电子晶体管起到一个静电计的作用来实现数据的读取.两个隧穿结库仑阻塞区域的大小不同使得器件具有三个稳定的存储状态.利用这个原理可以制备出多值的动态随机存储器和非挥发性的随机存储器.这种低功耗的单电子多值存储器可以实现信息的超高密度存储. 关键词： 库仑阻塞 单电子晶体管     

硅基激光器已研制成功

为了在将来实现光电集成一体化，发展出能够实现受激发射的硅基器件结构是必不可少的．不幸的是，硅的非直接带隙结构使它不可能单独作为受激发射的有源介质．在过去已经采取很多种方案来解决这个问题，像使用硅纳米晶、Si／SiO2超晶格、多孔硅以及掺铒硅等等，并取得了很大的进展，而且已经报道制备出高效率的带边发射硅发光二极管(LED)．然而，一直没有达到通过电注入实现光增益和受激发射的目标．     

硅基GHz高速电光调制器研究进展

硅基高速电光调制器是新一代密集波分复用系统和光时分复用系统中的关键光电子器件，他的运用可以降低光通讯系统的制作成本并且大大有利于未来的硅基光电集成．目前国际上已经实现的硅基高速电光调制器件的调制速率已经超过6GHz．文章对国外硅基高速电光调制器的最新研究进展进行了介绍，评述了各种基于不同电学和光学结构的硅基电光调制器，对不同类型器件在制作和应用中的优缺点进行了比较．     

硅基光电集成器件研究进展

随着器件结构与制作工艺的不断创新与完善，硅基发光器件已经可以实现室温下的有效工作，外量子效率可达到0．1％；低功耗的硅基高速调制器件的调制速率达到1GHz以上；而硅基光探测器对1300nm与1550nm波长的探测响应度也已分别达到了0．16mA／W和0．08mA／W．文章对硅基光电器件的研究进展情况进行了概述，并着重对几种器件的结构及工作原理进行了分析．     

21世纪的光学和光电子学讲座 第二讲 硅基发光材料和器件研究

硅基发光材料和器件是实现光电子集成的关键．文章评述了目前取得较大进展的几种主要硅基发光材料和器件的研究,包括掺饵硅,多孔硅,纳米硅以及Ｓｉ／ＳｉＯ２ 等超晶格结构材料．展望了这些不同硅基发光材料作为发光器件和在光电集成中的发展前景     

石墨烯-硅基混合光子集成电路

近年来硅基光子学已经慢慢走向成熟,它被认为是未来取代电子集成电路,实现下一代更高性能的光子集成电路的关键技术.这得益于硅基光子器件与现代的互补金属氧化物半导体工艺相兼容,能够实现廉价的大规模集成.然而,由于受硅材料本身的光电特性所限,在硅基平台上实现高性能的有源器件仍然存在着巨大挑战.石墨烯-硅基混合光子集成电路的发展为解决这一问题提供了可行的方案.这得益于石墨烯作为一种兼具高载流子迁移率、高电光系数和宽带吸收等优点的二维光电材料,能够方便地与现有硅基器件相集成,并充分发挥自身的光电性能优势.本文结合我们课题组在该领域研究的一些最新成果,介绍了国际上在石墨烯-硅基混合光子集成电路上的一些重要研究进展,涵盖了光源、光波导、光调制器和光探测器四个重要组成部分.     

单层硅烯表面的CoPc分子吸附研究

由于低维材料表面上的单原子和分子具有丰富的物理化学性质,现已经成为量子器件及催化科学等领域的研究热点.单层硅烯在不同的衬底制备温度下,表现出丰富的超结构,这些超结构为实现有序的单原子或分子吸附提供了可靠的模板.利用原位硅烯薄膜制备,分子沉积,超高真空扫描隧道显微镜以及扫描隧道谱,本文研究了Ag(111)衬底上3种硅烯超结构((4×4),(■×■),(2■×2■))的电子态结构,表面功函数随超结构的变化,以及CoPc分子在这3种超结构硅烯上的吸附行为.研究结果表明,这3种超结构的硅烯具有类似的电子能带结构,且存在电子从Ag(111)衬底转移到硅烯上的可能性,从而导致硅烯的表面功函数增大,表面功函数在原子级尺度上的变化对分子的选择性吸附起着重要作用.此外,还观察到分子与硅烯的相互作用导致CoPc分子的电子结构发生对称性破缺.     

超高密度电学信息存储研究进展

21世纪是经济信息化、信息数字化的高科技时代，信息的爆炸式增长及电子器件持续微型化的要求需要小断研究和开发更高仔储密度、更快响应速度、更长存储寿命及可反复读、写的材料和器件。在纳米／分子尺度上实现存储功能的超高密度信息存储已成为当前信息领域一个倍受关注的研究热点。本文从存储材料和技术角度介绍了基于电学双稳态的超高密度信息存储最新研究进展。     

电子束辐射加工研究进展

综述了北京师范大学低能核物理所的ＢＦ－５电子直线加速器在辐射加工中的研究应用情况，着重介绍了在电子辐照硅功率器件，高分子聚合物的辐射改性以及辐射加工剂量学等方面的研究和开发进展． The main recent progress on radiation processing by electron beam electron irradiation modification on silicon power devices, radiation crosslinking of wires and cables by electron beam and dosimetry for radiation processing are described.     

载流子色散型硅基CMOS光子器件

为了实现硅基单片光电子集成器件的实用化,介绍了采用P-I-N、双极型场效应晶体管、金属氧化物半导体和PN结结构的载流子色散型硅基CMOS光子器件的发展状况和特点,并汇报了硅基CMOS光子器件的设计和制作方面的工作.利用商业的CMOS工艺线制作的器件获得了较好的结果,光调制器消光比约18 dB,1×2光开关消光比约21 dB,谐振环的消光比8～12 dB.采用CMOS技术研制硅基光子器件,将能使集成光子学的发展上一个新的台阶.     

分子电子学简介

一、分子电子学的发展背景 自从肖克莱等人的第一支晶体管问世之后,以硅为中心的半导体集成电路的发展令人惊叹,今天已经进入超大地模集成的时代.但是,硅集成电路的集成度必竟有其理论和工艺极限.众所周知,半导体集成电路是利用一系列集成化工艺,在局部区域形成n型和P型区域,然后在一定范围内从外部控制电子的运动,以实现电路功能.为了把本来扩展的电子状态限止在非常微细的电路内,便出现了尺寸极限问题.半导体内某些特有的物理效应会使器件性能受到限上,例如当Si-MOS器件的栅氧化层厚接近100A时,漏电流和栅压之间便从平方律关系变成指数…     

薄膜异质结中磁性斯格明子的相关研究

磁性斯格明子由于具有拓扑保护、尺寸小、驱动电流密度低等优异的属性,有望作为未来超高密度磁存储和逻辑功能器件的信息载体.为了满足器件中信息写入和读取的基本要求,需要在室温下实现斯格明子的精确产生、操控和探测.该综述简要介绍最近我们针对上述问题取得的一系列研究进展,包括:1)证明可以通过控制磁性薄膜材料的垂直磁各向异性在室温下产生斯格明子,并进一步在基于反铁磁的薄膜异质结中发现了室温、零磁场下稳定存在的斯格明子;2)证明能够利用电流产生的自旋轨道力矩操控斯格明子,并进一步制备出一种基于斯格明子的原理型器件,实现了利用电学方式产生和操控数量可控的斯格明子.     

量子计算的物理实现

与经典计算相比，量子计算对信息的处理和计算有很大的优越性．在量子计算研究中，其物理实现方法的研究是一个重要部分．文章首先介绍了DiVincenzo关于量子计算的物理实现技术的7个判据，然后简要介绍了目前实现量子计算的10种物理实现方法，包括离子阱、中性原子、光学、超导约瑟夫森结、腔量子电动力学、液体核磁共振、Kane的硅基半导体方案、富勒球、量子点和液氦表面电子，基本上涵盖了目前的量子计算物理实现的进展情况．     

多个硅通孔引起的热应力对迁移率和阻止区的影响

本文主要讨论了多个硅通孔引起的热应力对迁移率和阻止区的影响, 得到了器件沟道沿[100]方向时, 硅通孔之间的角度和间距对电子迁移率和阻止区的影响. 设定两种阻止区区域, 即迁移率变化分别为5%和10%的区域, 且主要考虑相邻TSV之间的区域. 仿真结果表明: 当硅通孔和X轴所成角度为π/4时, 电子迁移率变化和阻止区区域最小, 但是可布置器件区域不规则, 不易于布局. 随着间距的增加, 电子迁移率变化和阻止区区域逐渐增大, 趋向于单个TSV的情况; 当角度为0 时, 电子迁移率变化和阻止区区域变大, 可布置器件区域为硅通孔围成的中心小区域上, 形状比较规则, 便于布局. 而且随着间距的增加, 电子迁移率变化和阻止区区域越来越小, 趋向于单个硅通孔的情况.     

载流子色散型硅基CMOS光子器件

为了实现硅基单片光电子集成器件的实用化,介绍了采用P-I-N、双极型场效应晶体管、金属氧化物半导体和PN结结构的载流子色散型硅基CMOS光子器件的发展状况和特点,并汇报了硅基CMOS光子器件的设计和制作方面的工作.利用商业的CMOS工艺线制作的器件获得了较好的结果,光调制器消光比约18 dB,1×2光开关消光比约21 dB,谐振环的消光比8～12 dB.采用CMOS技术研制硅基光子器件,将能使集成光子学的发展上一个新的台阶.     

国内多孔硅研究近况

 硅和砷化镓的电子结构不同.前者属于间接带隙半导体,电子在价带和导带间的跃迁需要伴随声子的吸收或发射;而砷化镓属于直接带隙半导体,电子可以直接在价带和导带间跃迁.正是由于这个原因,砷化镓的发光效率远远大于硅.目前半导体光电器件均由砷化镓等直接带隙半导体制成.多孔硅是在单晶硅表面上制成的厚度约1-10μm的薄膜,其中含有百分之几十的孔隙,孔隙的横向直径很小,其量级为10nm,而高度可达μm量级.多孔硅在硅器件上有一定的应用前景.多年来不断有论文发表.     

未来最有希望的硅锗高速微电子器件—埋沟场效应晶体管

以前人们认为异质结双极型晶体管是硅锗新材料在微电子器件方面的最重要应用。根据最新的信息，指出这一器件具有很大的局限性，而正在崛起的硅锗ＭＯＳ场效应晶体管有可能是未来最有希望的高速器件。叙述了这种器件的物理基础、典型结构及性能。     

硅基底石墨烯器件的现状及发展趋势

石墨烯是一种由单层碳原子紧密排列而形成的具有蜂窝状结构的二维晶体材料,特殊的结构赋予了其优异的性能,如高载流子迁移率、电导率、热导率、力学强度以及量子反常霍尔效应.由于石墨烯优异的特性,迅速激起了人们对石墨烯研究以及应用的热情.石墨烯沉积或转移到硅片后,其器件构建与集成和传统硅基半导体工艺兼容.基于石墨烯的硅基器件与硅基器件的有机结合,可以大幅度提高半导体器件的综合性能.随着石墨烯制备工艺和转移技术的优化,硅基底石墨烯器件将呈现出潜在的、巨大的实际应用价值.随着器件尺寸的纳米化,器件的发热、能耗等问题成为硅基器件与集成发展面临的瓶颈问题,石墨烯的出现为解决这些问题提供了一种可能的解决方案.本文综述了石墨烯作为场效应晶体管研究的进展,为解决石墨烯带隙为零、影响器件开关比的问题,采用了量子限域法、化学掺杂法、外加电场调节法和引入应力法.在光电器件研究方面,石墨烯可以均匀吸收所有频率的光,其光电性能也受到了广泛的关注,如光电探测器、光电调制器、太阳能电池等.同时,石墨烯作为典型的二维材料,其优越的电学性能以及超高的比表面积,使其作为高灵敏度传感器的研究成为纳米科学研究的前沿和热点领域.     

基于非对称结构全介质超材料的类电磁诱导透明效应研究

本文设计了一种非对称结构的类电磁诱导透明超材料结构,利用时域有限差分方法对其光学特性和类EIT效应进行了仿真分析,建立了其耦合洛伦兹模型,并对所设计超材料结构的类EIT效应进行了模拟分析.结果表明:利用两个长短不同的硅块明模和明模之间的耦合,在1555 nm附近实现了类电磁诱导透明效应;通过对该超材料的微结构参数进行优化,实现了超高Q值(Q约为8616)的类EIT效应,透射率可达96%;通过调节硅块的长度以破坏超材料结构的非对称性,实现了对类电磁诱导透明窗口的主动调控.所设计的全介质超材料结构具有低损耗、易制备、主动可调控等优点,在主动可调控的慢光器件、高灵敏的光学传感器、窄带滤波器等光学器件的设计中具有潜在的应用价值.     

21世纪的光学和光电子讲座第二讲 硅基发光材料和器件研究

硅基发光材料和器件是实现光电子集成的关键。文章评述了目前取得较大进展的几种主要硅基发光材料和器件的研究,包括掺饵硅,多孔硅,纳米硅以及Ｓｉ／ＳｉＯ２等超晶格结构材料,展望了这些不同硅基发光材料作为发光器件和在光电集成中的发展前景。