纳米尺度MOSFET过剩噪声的定性分析

最近实验表明纳米尺度MOSFET中的过剩噪声主要为散粒噪声,而此前研究认为MOSFET中不存在散粒噪声,短沟道MOSFET中的过剩噪声为热噪声. 本文基于器件电流模型分析散粒噪声取代热噪声成为过剩噪声主要成分的转变条件,根据该条件对纳米尺度MOSFET噪声特性的预测与文献报道的实验现象、模拟结果以及介观散粒噪声相关结论相符合. 关键词： 散粒噪声 过剩噪声 纳米尺度MOSFET     

相干介观系统中散粒噪声的Monte Carlo模拟方法研究

根据电荷通过低温量子导体时具有的二项分布导致散粒噪声这一结论,结合Landauer电流公式的物理内涵建立了相干介观系统中的散粒噪声模型,并通过Monte Carlo模拟方法产生了散粒噪声时间序列.介观系统中散粒噪声的抑制来源于电子输运时的相关性,传输本征值双峰分布导致量子混沌腔和无序金属中的散粒噪声抑制.根据这两个结论,通过Monte Carlo模拟定性地分析了传输本征值分布与电子输运相关性之间的关系. 关键词： 散粒噪声 Landauer公式 介观系统     

短沟道金属-氧化物半导体场效应晶体管的散粒噪声模型

随着金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的尺寸进入到纳米量级,器件的噪声机理逐渐开始转变.传统的热噪声与漏源电流模型精度出现下降,散粒噪声成为器件噪声不可忽略的因素.本文通过求解能量平衡方程,推导了短沟道MOSFET器件的沟道电子温度和电子速度表达式,由此建立了漏源电流模型;基于漏源电流模型建立了适用于40 nm以下器件的散粒噪声模型和热噪声模型.研究了n型金属-氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)器件在不同偏置电压下,器件尺寸对散粒噪声抑制因子和噪声机理的影响.研究表明:已有的热噪声模型与散粒噪声模型的精度随着器件尺寸的减小而下降,导致相应的散粒噪声抑制因子被高估.当NMOSFET器件的尺寸减小到10 nm时,器件的噪声需由热噪声与受抑制的散粒噪声共同表征.本文建立的短沟道器件散粒噪声模型可应用于纳米尺寸NMOSFET器件噪声性能的分析与建模.     

铁磁-超导隧道结中的散粒噪声

考虑到铁磁层中的自旋极化效应与粗糙界面散射效应,利用散射理论,讨论铁磁超导隧道结中的散粒噪声.计算表明:磁交换作用可以抑制隧道结系统的平均电流与散粒噪声功率,而粗糙界面散射可以增强系统的平均电流与散粒噪声功率 关键词： 铁磁 超导 隧道结 散粒噪声     

一维介观系统的隧道电流零频散粒噪声谱密度

导出了一维介观系统隧道结的以非平衡格林函数(闭路格林函数)表示的电流散粒噪声谱密度表达式,对隧道结中无杂质及含杂质两种情形下的电流零频散粒噪声谱密度随系统各物理参数的关系做了详细的计算及讨论. 关键词：     

用散粒噪声测量碳纳米管中Luttinger参数

将碳纳米管的载流子输运用基本电荷为ge的Fermi液态模型描述，利用散射理论计算出纳米管中的零频率散粒噪声，在绝对零度下，存在一个强势垒的碳纳米管的散粒噪声为2geI.提出了一种测试纳米管Luttinger参数的新方法：在纳米管上形成一个强势垒，通过测试其散粒噪声，就可以计算出g因子. 关键词： 碳纳米管 Luttinger参数 散粒噪声 散射理论     

纳米器件电流噪声的散射理论统一模型研究

传统散射理论在研究器件噪声特性时,并没有考虑非相干输运和库仑作用对散粒噪声的抑制,而在实际纳米器件中这两种效应不可忽略.本文基于散射区等效接触端模型推导了考虑上述两种效应的电流噪声散射理论统一模型,该模型适用于从相干输运到非相干输运的整个输运区,并同时考虑了泡利不相容原理和库仑作用对散粒噪声的抑制.本文也提出了一种基于统一模型的电流噪声数值模拟方法,该方法所得散射区特性与散射区等效接触端模型特性一致. 关键词： 电流噪声 散射理论 统一模型     

我国近年来光散射研究的进展

本文介绍了近两年来我国在用拉曼散射和布里渊散时研究介电晶体、半导体、金属及半导体超晶格、高温超导体和磁性物质等方面的进展，以及表面增强拉曼和受激光散射研究的情况．     

极低温散粒噪声测试系统及隧道结噪声测量

介观体系输运过程中载流子的离散性导致了散粒噪声.通过测量散粒噪声可以得到传统的基于时间平均值的电导测量无法得到的随时间涨落信息,因而作为一种重要手段在极低温量子输运研究中得到了一定的应用.极低温环境下的噪声测量是一种难度很大的极端条件下的微弱信号测量,通常需要在低温端安装前置放大器并且尽量靠近待测器件以提高测量信噪比和带宽,因此对放大器的噪声水平和功耗都有严格的要求.提出了在稀释制冷机内搭建的散粒噪声测量系统,以及利用此套系统得到了在mK温区超导隧道结散粒噪声的测量结果.自行研制的高电子迁移率晶体管低温前置放大器采用整体封装,便于安装在商用干式稀释制冷机的4 K温区,本底电压噪声为0.25 nV/√Hz,功耗仅为0.754 mW.通过对隧道结进行散粒噪声测量,得到的Fano因子和理论计算吻合.     

介观物理基础和近期发展几个方面的简单介绍

低维和介观物理系统的研究是当前凝聚态理论的一个重要方向.文章将从回顾介观物理中的几个基本概念开始,就近年来在量子点、二维电子气和介观物理系统中的电子关联效应等几个方面的研究,简略地介绍介观物理的新发展和机遇.     

高功率半导体激光器结温与1/f噪声的关系研究

高功率半导体激光器的结温上升, 不仅影响它的输出功率、斜坡效率、阈值电流和寿命, 而且还会产生光谱展宽和波长偏移. 因此, 热管理成为抽运激光器研发中的一个主要问题. 本文首先建立了噪声功率谱与结温变化的物理模型, 根据压缩感知理论, 将测量得到含有高斯白噪声和1/f噪声的混叠复合噪声信号稀疏化后, 进行基追踪算法去噪, 通过改变算法的迭代次数及测量矩阵大小, 获得1/f噪声电压功率谱与结温变化关系曲线, 避免了直接测量结温的复杂性.通过数值估计结果, 可以较好地指导高功率半导体激光器的热管理工作. 关键词： f噪声')" href="#">1/f噪声 结温度 热阻 高功率半导体激光器     

Estimation of the lowest limit of 1/f noise in semiconductor materials

A lowest limit of 1/f noise in semiconductor materials has not yet been reported; we do not even know if such a lowest limit exists. 1/f noise in semiconductors has recently been brought into relation with 1/f noise in quantum dots and other materials. These materials exhibit on-off states which are power-law distributed over a wide range of timescales. We transfer such findings to semiconductors, assuming that the g-r process is also controlled by such on-off states. As a result, we obtain 1/f noise which can be expressed as Hooge's relation. Based on the intermittent g-r process, we estimate the lowest limit of 1/f noise in semiconductor materials. We show that this limit is inversely proportional to the dopant concentration; to detect the lowest limit of 1/f noise, the number of centers should be as small as possible. We also find a smooth dependence of 1/f noise and g-r noise on time.     

半导体激光器低频噪声的Lyapunov指数计算和混沌状态判定

根据小波变换和混沌噪声理论,对半导体激光器低频噪声进行了实验和理论分析.应用相轨迹、功率谱、Lyapunov指数、关联维等方法,探讨了噪声混沌模型的可行性.实验证明半导体激光器低频噪声具有混沌特性.在理论上分析了产生混沌的原因,为研究其可靠性提供了理论基础. 关键词： 混沌 Lyapunov指数 小波变换 低频噪声     

半导体纳米晶体PbSe量子点光纤放大器

提出了一种新的光纤放大器——量子点光纤放大器(QDFA). 利用人工纳米晶体PbSe作为掺杂剂，通过解二能级系统速率方程和光传播方程，应用遗传算法和“逆方法"，计算得到了PbSe-QDFA的最佳掺杂浓度、抽运波长和光纤长度，并得到了增益、带宽和噪声系数. 与常规的掺铒光纤放大器相比较，PbSe-QDFA的带宽和噪声系数等关键指标均有明显提高，并可在长波长(约1630nm)区工作. 反演出极限QDFA所需的理想辐射和吸收截面. 理论模拟结果表明，在理想辐射和吸收截面下，QDFA的带宽极宽，噪声系数可接近量子 关键词： 量子点 光纤放大器 带宽 噪声     

复合双外腔半导体激光器的量子噪声

本文用半经典理论给出了复合双外腔半导体激光器的量子噪声谱.     

半导体激光器的噪声特性神经网络仿真

通过求解含朗之万噪声项的速率方程, 给出了噪声特性解析表达式, 建立了半导体激光器噪声特性神经网络模型. 利用该模型对噪声进行了计算机仿真, 取得了与数值计算相一致的结果. 训练好的神经网络模型具有精度高、速度快等优点.     

Signal synchronous transmission of current-modulated semiconductor laser under bounded noise

The synchronous transmission problem of chaotic signal between current-modulated semiconductor lasers is investigated using variable coupling method. The theoretical analysis about characteristics of current-modulated semiconductor lasers is derived. According to Lyapunov theory, the condition which can realize synchronous transmission between semiconductor lasers is derived through determining maximum Lyapunov exponent of the coupling system. Further study the synchronization performance between semiconductor lasers under the influence of bounded noise, the results show that it has a strong anti-interference ability.     

存在外部光反馈的半导体激光器的相位噪声

本文在理论上研究了由于外部光反馈引起的半导体激光器的相位噪声.理论分析是通过引入一个反馈耦合率K和线性化速率方程,导出了半导体激光器相位噪声功率谱密度的表达式.这表明相位噪声功率谱密度随外腔长度而周期性地漂移,且功率谱密度的峰值随外部反馈耦合率而发生很大的变化.     

Spin-dependent shot noise in diluted magnetic semiconductor/semiconductor heterostructures with a nonmagnetic barrier

We investigate quantum size effect on the spin-dependent shot noise in the diluted magnetic semiconductor (DMS)/semiconductor heterostructure with a nonmagnetic semiconductor (NMS) barrier in the presence of external magnetic and electric fields. The results demonstrate that the NMS barrier plays a quite different role from the DMS layer in the electron transport process. It is found that spin-down shot noise shows relatively regular oscillations as the width of DMS layer increases, while the spin-up shot noise deceases monotonically. However, as the width of NMS layer increases, the spin-down shot noise displays irregular oscillations at first and then decreases while the spin-up shot noise decreases at a quite different rate. The results indicate that the shot noise can be used as a sensitive probe in detecting material type and its size.     

Investigation on the intensity noise characteristics of the semiconductor ring laser

Based on the frequency-domain multimode theoretical model, detailed investigations on the noise characteristic of the semiconductor ring laser （SRL） are first performed in this paper. The comprehensive nonlinear terms related to the third order nonlinear susceptibility Z3 are included in this model; the Langevin noise sources for electric field and carrier density fluctuations are also taken into account. As the injection current increases, the SRL may present several operation regimes. Remarkable and unusual low frequency noise enhancement in the form of a broad low frequency tail extending all the way to the relaxation oscillation peak is observed in any of the operation regimes of SRLs. The influences of the backscattering coefficient on the relative intensity noise （RIN） spectrum in typical operation regimes are investigated in detail.