锰钴镍型红外探测器空间环境效应与1/f噪声甄别方法

在模拟的空间环境试验中测试了锰钴镍型红外探测器的电阻值和低频噪声参量.采用钴-60源分别在10 rad(si)/s和0.1 rad(si)/s的剂量率下对两组样品累积辐照到总剂量150 krad(si),结果表明:在0.1rad(si)/s剂量率下探测器低频噪声退化量远大于10 rad(si)/s剂量率下的低频噪声退化量.对第三组样品先后施加了三种热应力,即无偏热应力(40℃,保持4h),加偏热应力(偏置电压±15 V,40℃,保持600 h)和无偏热循环(-40℃到40℃,温度变化率1℃/s,峰值温度保持1h,20个循环),结果表明:热应力试验中,样品电阻值变化规律相对一致,但低频噪声的退化趋势存在明显差异,且失效探测器表现为低频噪声突然增大.分析表明,无偏热应力与加偏热应力引起的低频噪声退化来源于电阻薄片内部的缺陷,而热循环导致的低频噪声退化来源于连接Pt引线焊点接触处的潜在缺陷.研究发现噪声系数是锰钴镍型红外探测器低频噪声退化的敏感参量,热应力与热循环则可以有效甄别该类器件噪声退化.     

PbS红外探测器低频噪声物理模型及缺陷表征研究

为了表征PbS薄膜光导红外探测器的材料缺陷,详细推导了1/f和产生-复合(g-r)噪声物理模型,并由实验数据验证了模型的准确性. 利用1/f噪声与表面缺陷关系,计算了不同偏压下表面陷阱密度. 得到该值随偏压升高而增加,由此得出1/f噪声与所加偏压成正比变化,与实验测试结果相一致. 在此模型基础上,研究了g-r噪声与深能级缺陷特征参量的关系,提出由低频噪声表征缺陷激活能、简并因子、俘获截面等缺陷参数的方法. 关键词： 红外探测器 1/f噪声')" href="#">1/f噪声 噪声')" href="#">g-r噪声 缺陷     

光电耦合器件1/f噪声和g-r噪声的机理研究

对光电耦合器件1/f噪声和g-r噪声(产生－复合噪声) 的偏置特性及其产生机理进行了实验和理论研究.结果表明：在低频段,光电耦合器件的g-r噪声通常表现为叠加1/f噪声,且两者均随输入电流的增加呈现先增大后减小的规律.通过测量前级噪声和后级噪声,发现光电耦合器件的g-r噪声源为后级光敏三极管.理论分析表明：光电耦合器件的1/f噪声主要为表面1/f噪声,g-r噪声则源于光敏三极管发射结空间电荷区的深能级对载流子的俘获和发射.     

TMR与GMR传感器1/f噪声的研究进展

隧道结磁阻(TMR) 传感器及巨磁阻(GMR) 传感器的1/f噪声在低频段噪声功率密度较大, 是影响其低频下分辨率和灵敏度的主要噪声形式. 本文详细介绍了近年来TMR传感器及GMR传感器1/f噪声的特点、来源、理论模型、检测方法及降噪措施等方面的研究进展, 并就隧道结磁阻传感器1/f噪声的物理模型进行了详细解释. 通过纳米模拟软件Virtual NanoLab对不同MgO厚度的Fe/MgO/Fe型磁性隧道结(MTJ) 进行了隧穿概率和TMR变化率的模拟计算, 得到保守估计与乐观估计的TMR变化率, 分别为98.1%与10324.55%, 同时通过MTJ的噪声模型分析了MgO厚度对TMR传感器噪声的影响. 制备了磁屏蔽系数大于10000的磁屏蔽筒并搭建了磁阻传感器1/f噪声的测试平台, 通过测试验证了磁屏蔽系统对环境磁场具有较好的屏蔽效果, 为噪声检测提供了稳定的磁场空间. 最后分析了TMR与GMR中各种因素对传感器噪声的影响, 提出了影响MTJ传感器1/f噪声的因素及一些降噪措施.     

N/P沟道MOSFET1/f噪声的统一模型

对n／p两种沟道类型、不同沟道尺寸MOSFET的1／f噪声特性进行了实验和理论研究.实验结 果表明，虽然nMOSFET的1／f噪声幅值比pMOSFET大一个数量级，但是其噪声幅值均表现出和 有效栅压的平方成反比、和漏压的平方成正比、和沟道面积成反比的规律.基于该实验结果 ，认为MOSFET的1/f噪声产生机理为位于半导体_氧化物界面附近几个纳米范围内的氧化层陷 阱通过俘获和发射过程与沟道交换载流子，在引起载流子数涨落的同时也通过库仑散射导致 沟道载流子迁移率的涨落.在这两种涨落机理的基础上，引入了氧化层陷阱的分布特征及其 与沟道交换载流子的隧穿和热激活两种方式，建立了MOSFET l／f噪声的统一模型.实验结果 和本文模型符合良好. 关键词： 1/f噪声 MOSFET 氧化层陷阱 涨落     

1/f噪声及其在二维材料石墨烯中的研究进展

1/f噪声具有丰富的物理内涵,既是科学研究的量化工具,也是电子器件重要性能指标.本文从通用数学形式和物理背景两个方面归纳总结1/f噪声模型.首先介绍了基于马尔可夫过程和基于扩散过程的1/f噪声通用数学模型.在此基础上,溯源1/f噪声物理模型的发展历程,总结五类典型物理模型,包括Mc Whorter模型、Hooge模型、Voss-Clarker模型、Dutta-Horn模型、干涉模型以及Hung统一模型.二维材料石墨烯让1/f噪声研究重归学术热点,本文梳理了当前石墨烯1/f噪声研究中形成的共识性研究成果,提出石墨烯低频噪声研究的三层次分类分析模型,分析了不同层面噪声机理研究代表性成果,归纳总结了各层面可能的主导机制.通过比较不同团队报道的石墨烯1/f噪声栅极调控特征谱型及测试条件,分析了复杂多变栅控谱型形成原因.基于分析结论,为避免非本征噪声干扰,提出了石墨烯本征背景1/f噪声规范性测量方案,为厘清和揭示石墨烯1/f噪声机制及特性探索可行技术途径.     

氮化镓基蓝光发光二极管伽马辐照的1/f噪声表征

通过电离辐照对氮化镓基蓝光发光二极管器件有源区光/暗电流产生机制的研究, 建立了电离辐照减小发光二极管有效输出功率电学模型.通过电离辐照对氮化镓基蓝光发光 二极管器件有源区1/f噪声影响机制的研究, 建立了电离辐照增大发光二极管1/f噪声的相关性模型.在I < 1 μA 的小注入区,空间电荷区的复合电流随辐照剂量的增加而增加. 同时, 随着电离辐照产生缺陷的增加, 1/f噪声幅度增大. 在 I> 1 mA 的大注入条件下, 由于串联电阻的影响占主导地位,表面复合速率和电流随辐照剂量的增加而增加.同时, 随着电离辐照产生缺陷的增加, 1/f噪声幅度增大.根据辐照前后电流电压试验结果噪声测试结论, 证实了实验结论与理论推导结果的一致性. 在1 μA < I < 5×10^-5 A 的中值电流情况下, 由于高能载流子散射相关的迁移率涨落与辐照新增缺陷引起的载流子数涨落竞争机制, 随着辐照剂量增大, 1/f噪声在频域变化没有明显规律. 但是, 通过1/f噪声时域多尺度熵复杂度分析方法, 得出随着辐照剂量增大, 1/f噪声时域多尺度熵复杂度的结果. 最终证实1/f噪声幅度可以敏感地反映小注入和大注入情况下氮化镓基蓝光发光二极管电离辐照的可靠性. 噪声幅值越大, 则说明辐照感应N_it越高, 暗电流相关的复合电流越大, 光电流相关的扩散电流比例减少, 使得器件发光效率、光输出功率等性能参数下降, 继而影响器件可靠性, 造成失效率显著增大. 1/f噪声时域多尺度熵复杂度可以敏感地反映中值电流情况下氮 化镓基蓝光发光二极管的电离辐照可靠性.多尺度熵复杂度越大, 则说明辐照感应越多, 复合电流越大,器件可靠性越差.本文结论提供了一种基于 1/f噪声的氮化镓基蓝光发光二极管电离辐照可靠性表征方法. 关键词： f噪声')" href="#">1/f噪声 电离辐照 氮化镓基蓝光发光二极管     

基于小波变换和维纳滤波的半导体器件1/f噪声滤波

针对半导体器件中普遍存在的1/f噪声提出了一种结合了提升小波变换和维纳滤波器的处理方法.首先利用重新加权迭代最小二乘法拟合1/f噪声的功率谱曲线得到噪声参数的估计,从而选择恰当的小波.其次,对包含了1/f噪声的信号进行提升小波变换.考虑到小波变换对1/f噪声的白化作用,利用维纳滤波器对每一层小波系数进行处理.设计了最优全通滤波器以校正维纳滤波器的相频特性,使得小波系数经滤波后相位不变.最后利用提升小波逆变换获得被1/f噪声淹没的信号.利用实验检验了提出方法的有效性,实验数据采自用于微创外科手术机器人的力传感器.结果表明提出的方法能够有效抑制1/f噪声,并使传感器的分辨力提高了25%. 关键词： 半导体器件 f噪声')" href="#">1/f噪声 提升小波变换 维纳滤波     

HgBCO和PrBCO的正常态的1/f噪声研究

在１００ ～３００Ｋ温度范围内测量了Ｈｇ１２１２ 相块材和薄膜样品的正常态的１／ｆ 噪声,结果显示高质量薄膜的噪声水平为１０４ 量级,已和ＹＢＣＯ 外延膜及单晶相近．还测量了ＰｒＢａ２Ｃｕ３Ｏ７ － δ（ＰｒＢＣＯ） 微桥样品１／ｆ 噪声的尺寸依赖性,发现在ａｂ 面上,存在着与涨落相关的特征尺度,约为１０２μｍ 的量级．样品宽度降到该尺寸以下时,噪声水平急剧下降．在两个体系中,实验结果均和ＤｕｔｔａＨｏｒｎ 热激活模型进行了比较．     

低偏置电流下半导体激光器1/f噪声的相关性

测量了高功率976nm InGaAs量子阱半导体激光器在低于1/30阈值电流下的低频电噪声,提出了以1/f噪声时域信号小波系数相关性与电流的关系来分析噪声来源的方法.结合1/f噪声源理论模型及小波变换系数的特性,完成了不同偏置电流下纯1/f噪声、加白噪声后的1/f噪声两种情况下的对比实验.实验结果表明:所测的低频噪声表现为明显的1/f噪声,对于纯1/f噪声,噪声幅度和小波系数相关性在判断噪声来源时具有相同的结果;对于加白噪声后的1/f噪声,噪声幅度变化很大且不能正确表征1/f噪声来源,而部分尺度下的小波系数相关性仍能作为判断噪声来源的可靠参量.     

吸收层特性和异质结界面电荷对12.5 μm长波HgCdTe光伏探测器响应率的影响研究

研究了12.5 μm长波HgCdTe探测器的吸收层厚度和异质结界面电荷对器件光响应率的影响.分析了吸收层厚度与吸收长度、扩散长度之间的联系,获得了设计最佳吸收层厚度的经验公式.研究结果显示入射光波长超过截止波长时,响应率随吸收层厚度增加单调增加,并逐渐饱和.响应率峰值对应的波长随吸收层厚度增加,有向长波偏移的趋势.最佳吸收层厚度值随少子寿命或入射光波长的增大而增大.同时,研究了衬底、钝化层与HgCdTe材料之间异质界面电荷对光响应率的影响,发现正的界面电荷在衬底异质结界面处形成诱导pn结,对响应率影响显著 关键词： 长波HgCdTe器件 光伏型红外探测器 光响应率 少子寿命     

The 1/f noise in multiwalled carbon nanotubes

The $1/f$ noise in multiwalled carbon nanotubes bundles has been investigated between the frequency range of 0.1 to 30 Hz. At room temperature the noise spectrum is standard 1/f, and its level is proportional to the square of the bias voltage. With decreasing temperature the noise level also decreases. At 4.2 K the noise level follows a non-monotonic dependence against the bias voltage, showing a peak at a certain bias voltage, meanwhile its frequency dependence also deviates from the 1/f trend. This anomalous behaviour is discussed within the picture of environmental quantum fluctuation of charge transport in the samples.     

1/f noise and slow relaxations in glasses

Recently we have shown that slow relaxations in the electron glass system can be understood in terms of the spectrum of a matrix describing the relaxation of the system close to a metastable state. The model focused on the electron glass system, but its generality was demonstrated on various other examples. Here, we study the noise spectrum in the same framework. We obtain a remarkable relation between the spectrum of relaxation rates λ described by the distribution function P (λ) ～ 1/λ and the 1/f noise in the fluctuating occupancies of the localized electronic sites. This noise can be observed using local capacitance measurements. We confirm our analytic results using numerics, and also show how the Onsager symmetry is fulfilled in the system.     

基于1/f噪声变化的pn结二极管辐射效应退化机理研究

基于pn结二极管辐射效应退化机理中位移效应和电离效应之间的关系, 并结合pn结二极管辐射退化的噪声机理, 得到了pn结二极管辐射诱导低频噪声的变化规律, 发现两种效应引起的二极管噪声变化规律之间的不一致性. 根据实验得到的噪声变化规律, 判断出了辐射应力条件下两种效应之间的关系, 很好地解释了实验中出现的不符合原有理论解释的现象, 对器件加固的研究有着重要意义.     

Radiation-induced 1/f noise degradation of PNP bipolar junction transistors at different dose rates

It is found that ionizing-radiation can lead to the base current and the 1/f noise degradations in PNP bipolar junction transistors. In this paper, it is suggested that the surface of the space charge region of the emitter-base junction is the main source of the base surface 1/f noise. A model is developed which identifies the parameters and describes their interactive contributions to the recombination current at the surface of the space charge region. Based on the theory of carrier number fluctuation and the model of surface recombination current, a 1/f noise model is developed. This model suggests that 1/f noise degradations are the result of the accumulation of oxide-trapped charges and interface states. Combining models of ELDRS, this model can explain the reason why the 1/f noise degradation is more severe at a low dose rate than at a high dose rate. The radiations were performed in a Co~(60) source up to a total dose of 700 Gy(Si). The low dose rate was 0.001 Gy(Si)/s and the high dose rate was 0.1 Gy(Si)/s. The model accords well with the experimental results.     

基于1/f噪声的NPN晶体管辐照感生电荷的定量分离

本文针对NPN双极性晶体管, 在研究辐照感生的氧化层电荷及界面态对晶体管基极电流和1/f噪声的影响的基础上, 建立辐照感生氧化层电荷及界面态与基极电流和1/f噪声的定量物理模型. 根据所建立的模型, 提出一种新的分离方法, 利用1/f噪声和表面电流求出氧化层电荷密度, 利用所求得氧化层电荷密度和表面电流求出界面态密度. 利用本方法初步实现了辐照感生氧化层电荷及界面态的定量计算.     

基于辐照前1/f噪声的金属-氧化物-半导体场效应晶体管潜在缺陷退化模型

基于金属-氧化物-半导体-场效应管(MOSFET)辐射损伤的微观机理,推导出了MOSFET经历辐照之后氧化层空穴俘获与阈值电压漂移之间关系的表达式.又根据MOSFET中1/f噪声产生的微观机理,建立了辐照之前MOSFET的1/f噪声功率谱幅值与阈值电压漂移量之间的定量关系,并通过实验予以验证.结果表明,辐照之前的1/f噪声功率谱幅值与辐照之后的阈值电压漂移量存在正比例关系,阈值电压漂移量可以反映出MOSFET内部的潜在缺陷的退化程度,因此,该模型有助于利用1/f噪声参量来表征MOSFET内部潜在缺陷的数量和严重程度.