无电学接触型氮化镓基Micro-LED器件光电性能EI北大核心CSCD

针对传统Micro-LED芯片巨量转移与键合、发光芯片与驱动电极高质量接触等技术难题,本文采用金属有机化合物化学气相沉积和原子层沉积工艺制备无电学接触型氮化镓基Micro-LED器件,研究了器件的伏安特性、亮度-频率特性、发光延迟特性及阻抗-频率特性等光电特性,并分析了器件工作机理。实验结果表明,交流驱动的无电学接触型Micro-LED器件的电流随着频率的增大而增大,且I-V特性呈线性关系。在20V_(pp)的驱动信号下,器件亮度随频率的增大先上升后下降,在频率为25 MHz时,器件亮度达到最大,且发光峰值滞后于电流峰值,说明器件的发光存在延迟。器件的等效阻抗随着频率的增大呈现先减小后趋于稳定的趋势,且器件在频率53 MHz附近出现负电容现象。     

交流驱动无电学接触GaN基Micro-LED器件光电特性

针对Micro-LED器件微型化带来的尺寸效应、高速巨量转移、发光器件与驱动背板的高精度键合等问题,本文通过金属有机化学气相沉积和原子层沉积技术制备了一种垂直结构的交流驱动无电学接触型GaN基Micro-LED器件,研究了其光电特性。结果表明,器件电路模型可等效为RC电路,随着交流驱动信号频率的增大,器件等效阻抗先快速减小后趋于稳定。当频率固定时,器件I-V特性呈线性关系,器件等效阻抗稳定,器件亮度随着驱动电压增大而增强。当驱动电压固定时,器件在16～22 MHz频率范围内达到最大亮度,且亮度随频率增加呈现先上升后下降趋势;此外,由于回路呈电容特性,无电学接触型Micro-LED器件存在发光延迟效应和电流超前效应。对比传统Micro-LED器件,无电学接触型Micro-LED器件与外部电极无电学接触,在交流驱动条件下实现内部载流子复合发光,有望解决Micro-LED芯片微型化带来的技术难题。     

加载功率与壳温对AlGaN/GaN高速电子迁移率晶体管器件热阻的影响

结温是制约器件性能和可靠性的关键因素, 通常利用热阻计算器件的工作结温. 然而, 器件的热阻并不是固定值, 它随器件的施加功率、温度环境等工作条件的改变而变化. 针对该问题, 本文以CREE公司生产的高速电子迁移率晶体管(HEMT)器件为研究对象, 利用红外热像测温法与Sentaurus TCAD模拟法相结合, 测量研究了AlGaN/GaN HEMT器件在不同加载功率以及管壳温度下热阻的变化规律. 研究发现: 当器件壳温由80 ℃升高至130 ℃时, 其热阻由5.9 ℃/W变化为6.8 ℃/W, 增大15%, 其热阻与结温呈正反馈效应; 当器件的加载功率从2.8 W增加至14 W时, 其热阻从5.3 ℃/W变化为6.5 ℃/W, 增大22%. 对其热阻变化机理的研究发现: 在不同的管壳温度以及不同的加载功率条件下, 由于材料导热系数的变化导致其热阻随温度与加载功率的变化而变化.     

基于开缝基板的大功率LED散热性能研究

为了实现大功率多芯片LED的芯片直装散热(COH)封装的高效散热,提出了一种开缝基板的新型散热结构,并运用Icepak仿真软件模拟分析了在自然对流下不同缝间距对结温、热阻、流场分布和换热特性的影响。结果表明,开缝基板能有效改善流场分布,提高表面换热系数,增加散热性能。在传导和对流的双重作用下,存在最佳缝间距使结温和热阻最低,输入功率为1 W时,结温和热阻分别降低3.2K和1.01K/W。随芯片输入功率的增加,开缝基板的散热效果愈发明显。同时,开缝基板的提出也节省了器件封装成本。     

PN结对交流信号相位的影响(续)

当1个交流小信号被1个PN结和1个大电容分压,且该电容的电容值远大于PN结电容时,大电容两端的电压与PN结电容成正比,该信号的相位与PN结的电阻以及信号的频率有关.把PN结当作1个电容和1个电阻并联,可定性解释该信号的相位与PN结正向电阻、与加在PN结两端的直流反向偏压、在零直流偏压下与交流信号频率的关系.     

掩埋隧道结垂直面激光器速率方程参量提取

为了设计和优化高速激光二极管的高频特性,其速率方程模型参量的精确提取方法非常重要.本文针对新型长波长高带宽的掩埋隧道结垂直面激光器,给出一种速率方程模型参量提取方法.此方法是主要基于阈值电流、输出光功率、张弛振荡频率、阻尼因子和高偏置下增益压缩因子非线性效应等因素,根据已测量的不同偏置下芯片的小信号频率响应来拟合出方程中的张弛振荡频率和阻尼因子.通过考虑增益压缩因子,分别非线性拟合已提取的偏置光功率下的张弛振荡频率和阻尼因子,即可提取速率方程模型中的参量.     

基于SFRL的FWM型可调谐波长转换器啁啾特性分析

基于半导体光纤环形腔激光器的四波混频型可调谐全光波长转换器的宽带理论模型,从理论上研究了输入信号光功率、注入电流、两个耦合器的耦合比、激射光波长和半导体光放大器有源区长度对转换光频率啁啾的影响.结果表明:转换光的频率啁啾随着输入信号光峰值功率、注入电流以及SOA有源区长度的增大而增大,随两个耦合器耦合比的增大而减小.     

不同样式的高功率微波对双极晶体管的损伤效应和机理

结合Si基n⁺-p-n-n⁺ 外延平面双极晶体管, 通过分析器件内部的温度分布变化以及电流密度和烧毁时间随信号幅值的变化关系, 研究了其在三角波信号、正弦波信号和方波脉冲信号等三种样式的高功率微波信号作用下的损伤效应和机理. 研究表明, 三种高功率微波信号注入下器件的损伤部位都是发射结, 在频率和信号幅值相同的情况下方波脉冲信号更容易使器件损伤; 位移电流密度和烧毁时间随信号幅值的增大而增大, 而位移电流在总电流所占的比例随信号幅值的增大而减小; 相比于因信号变化率而引起的位移电流, 信号注入功率在高幅值信号注入损伤过程中占主要作用. 利用数据分析软件, 分别得到了三种信号作用下器件烧毁时间和信号频率的变化关系式. 结果表明, 器件烧毁时间随信号频率的增加而增加, 烧毁时间和频率都符合t= af^b的关系式. 关键词： 双极晶体管 高功率微波 损伤机理 信号样式     

结温与热阻制约大功率LED发展

LED结温高低直接影响到LED出光效率、器件寿命、可靠性、发射波长等。保持LED结温往允许的范围内,是大功率LED芯片制备、器件封装和器件应用等每个环节都必须重点研究的关键因素,尤其是LED器件封装和器件应用设计必须着重解决的核心问题。首先介绍pn结结温对LED器什性能的影响,接着分析大功率LED结温与器件热阻的关系．基于对器件热阻的分析,得出了结温与热阻已经制约大功率LED进一步向更大功率发展的结论,并提出了如下两个观点：1．要在保持低成本和自然散热方式下提高LED器件的功率,根本的出路是提高光转换效率;2．在日前没有提高光转换效率的情况下,发展超过5W的大功率器件对工程应肘没有实质意义。     

表面热透镜技术测量光学薄膜样品表面热变形

给出了连续调制激励光照射下光学薄膜样品表面热变形场的理论分布,并由此定义了表面热透镜(STL)信号。根据表面热透镜理论实验测量了一个BK7基底高反膜样品的形变,给出了表面热透镜信号随调制频率的变化曲线。实验结果表明:在采用的STL实验构型中,探测了最小1.985 nm的直流形变,对应不调制时的形变为3.97 nm,相应的形变探测灵敏度达到了10 pm量级;直流形变与功率成线性关系;交流表面热透镜信号随着频率增大而减小,在高频端近似成线性减小。     

AC-induced DC voltage in HTS coil

The interplay between AC and DC currents in a High-T_c Superconducting (HTS) coil, made of multifilamentary silver-sheathed Bi-2223 tape, was investigated. We observed that the application of a small sinusoidal current in the frequency range of 50–500 Hz into the coil, while it is already carrying a DC current in the range of 16–22.5 A, caused an increase in the coil DC voltage. The DC voltage increment due to the AC signal is found to increase linearly with frequency and quadratically with amplitude. The DC voltage increment increases as the coil current grows towards its critical value of 22.2 A. This result may be important in some power applications such as fault current limiters (FCL) and superconducting magnet energy storage (SMES) based on HTS coils.     

Parameter dependence of resonant spin torque magnetization reversal

We numerically study ultra fast resonant spin torque (ST) magnetization reversal in magnetic tunneling junctions (MTJ) driven by current pulses having a direct current (DC) and a resonant alternating current (AC) component. The precessional ST dynamics of the single domain MTJ free layer cell are modeled in the macro spin approximation. The energy efficiency, reversal time, and reversal reliability are investigated under variation of pulse parameters like direct and AC current amplitude, AC frequency and AC phase. We find a range of AC and direct current amplitudes where robust resonant ST reversal is obtained with faster switching time and reduced energy consumption per pulse compared to purely direct current ST reversal. However, for a certain range of AC and direct current amplitudes a strong dependence of the reversal properties on AC frequency and phase is found. Such regions of unreliable reversal must be avoided for ST memory applications.     

13.56 MHz/2 MHz柱状感性耦合等离子体参数的对比研究

通过Langmuir双探针和发射光谱诊断方法,对比研究了驱动频率为13.56 MHz和2 MHz柱状感性耦合等离子体中电子密度和电子温度的径向分布规律.结果表明:在高频和低频放电中,输入功率的增加对等离子体参数产生了不同的影响,高频放电中主要提升了电子密度,低频放电中则主要提升了电子温度.固定气压为10 Pa,分别由高频和低频驱动时,电子密度的径向分布均为"凸型".而电子温度的分布差异比较明显,高频驱动时,电子温度在腔室中心较为平坦,在边缘略有上升;低频驱动时,电子温度随径向距离的增加而逐渐下降.为了进一步分析造成这种差异的原因,在相同放电条件下采集了氩等离子体的发射光谱图,利用分支比法计算了亚稳态粒子的数密度,发现电子温度的径向分布始终与亚稳态粒子的径向分布相反.继续升高气压到100 Pa,发现不论高频还是低频放电,电子密度的径向分布均从"凸型"转变为"马鞍形",较低气压时电子密度的均匀性有了一定的提升,但低频的均匀性更好.     

等离子体天线开启时间光电时差测量法

将发射光谱信号引入到辉光放电等离子体天线开启时间测量当中,根据等离子体光信号与激励电压信号的时间差测出辉光等离子体天线的开启时间。结果发现该方法可有效测量直流和频率较高的交流辉光等离子体天线开启时间。直流和kHz级交流等离子体天线开启时间约为在1 ms,MHz级交流等离子体天线开启时间在0.5 ms左右。而对于50 Hz低频交流等离子体天线,由于放电状态不稳定,测量误差较大。天线的开启时间与激励电源的功率和电源的响应时间有很大关系。在一定范围内,随放电功率增加,天线的开启时间缩短。同时放电功率的增加也增大了天线开启时间测量结果的可重复性,误差减小,为1%~2%。     

高电压大电流晶闸管组件的热特性

晶闸管具有控制特性好、寿命长、噪声小等优点,目前在脉冲功率技术应用中,利用大功率晶闸管代替传统气体开关是研究趋势。晶闸管在高电压、大电流、重复频率工作条件下使用,需要对开关组件进行仔细的选型和组合。基于晶闸管的失效机理,对晶闸管组件在高电压、大电流、高di/dt,高du/dt、重复频率工作下的发热问题进行了理论分析、仿真计算和试验研究,对晶闸管组件在重复频率脉冲功率系统中的使用条件给出了理论依据。随着晶闸管工作电压、电流、频率增大,晶闸管的热损耗也越大,晶闸管的发热也越严重。为保证晶闸管安全稳定地工作,需要结温保持在安全范围内,不能长时间在重复频率下工作。     

Reduced quantum fluctuation in mesoscopic Josephson junction with nonclassical radiation field at finite temperature

We have investigated the reduced fluctuation properties in a mesoscopic Josephson junction with the squeezed state at a finite temperature. It is shown that the fluctuations increase with increasing temperature and the mesoscopic Josephson junction subsystem can exhibit squeezing behaviour at an appropriately low temperature.     

热激活延迟荧光OLED稳定性研究

以双极性材料4,4'-bis(carbazol-9-yl)biphenyl(CBP)为主体,绿色热激活延迟荧光材料(4s,6s)-2,4,5,6-tetra(9H-carbazol-9-yl)isophthalonitrile(4CzIPN)为客体,制备了一种多层有机发光二极管.通过改变4CzIPN的掺杂浓度,研究了掺杂浓度对器件光电性能及稳定性的影响,发现4CzIPN掺杂浓度为12%时器件性能最佳.通过设计正向恒流反向恒压的交流驱动电路并对交流驱动电路参数进行优化,研究了驱动方式对延迟荧光有机发光二极管寿命的影响,揭示了交流驱动参数对延迟荧光器件寿命的影响规律.研究表明,基于热激活延迟荧光的有机发光二极管在使用频率为50 Hz,反向偏压为0 mV,50%占空比的交流驱动时,可获得更高的器件寿命.通过比较直流驱动和交流驱动下相同器件的寿命曲线,发现使用交流驱动时器件寿命是直流驱动时的1.5倍左右.     

基于能量流动双PWM协调控制

基于双PWM结构,根据系统能量流动分析系统在能量平衡状态和能量不平衡状态下系统各部分间的能量关系,并建立双PWM结构能量数学模型。针对系统输出能量与消耗能量不平衡时造成的直流母线电压波动以及输出功率不匹配的问题,建立关于直流母线电压以及网侧电流d轴分量的约束条件,保证系统能量能够平滑变化。采用约束条件对整流器电压外环以及功率内环进行修正,用以实现整流侧输出能量与逆变侧消耗能量的快速平衡,达到双PWM结构间协调控制的目的。根据仿真结果表明,系统在电机功率突变时,能够实现能量的快速平衡,并且能够减少直流母线电压波动,减少网侧谐波分量和直流侧电容。