三元混晶膜的表面声子极化激元

采用改进的无规元素孤立位移模型和波恩-黄近似,运用电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究极性三元混晶膜中的表面声子极化激元,以AlxGa1-xAs,ZnxCd1-xS和GaxIn1-xN膜为例,获得了其中表面声子极化激元的频率作为波矢和膜厚之函数的数值结果并进行了讨论。结果表明：在三元混晶膜中有四支表面声子极化激元,不同材料的色散曲线分别显示了混晶电磁声子模的“双模”和“单模”特征。     

三元混晶膜的表面声子极化激元

采用改进的无规元素孤立位移模型和波恩-黄近似,运用电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究极性三元混晶膜中的表面声子极化激元.以AlxGa1-xAs,ZnxCd1-xS 和GaxIn1-xN 膜为例,获得了其中表面声子极化激元的频率作为波矢和膜厚之函数的数值结果并进行了讨论.结果表明:在三元混晶膜中有四支表面声子极化激元,不同材料的色散曲线分别显示了混晶电磁声子模的"双模"和"单模"特征.     

量子阱红外探测器双面金属光栅设计优化

提出了一种增强量子阱红外探测器耦合效率的双面金属光栅结构。采用三维时域有限差分算法（3D-FDTD）对GaAs/AlGaAs 量子阱红外探测器双面结构金属光栅进行了仿真分析。通过对比不同周期、占空比、金属层厚度结构参数下探测器的电场分布及相对耦合效率,确定了4.8 m 探测器优化的双面金属光栅结构。与顶部和底部单层金属光栅结构比较,双面金属光栅结构探测器相对耦合效率提高到3 倍以上。探测器相对耦合效率随光栅周期变化的双峰曲线特性体现了双面金属光栅结构在双色量子阱红外探测器光耦合方面的潜力。同时该结构还可以应用于单色、双色及多色量子阱焦平面红外探测器。     

基于受激声子极化激元的太赫兹波传输调控与非线性效应研究

太赫兹波与离子晶体中光学声子耦合形成的受激声子极化激元,为太赫兹波在晶体材料中的传输调控和非线性增强提供了有效途径,进而为强场太赫兹科学技术的发展开辟了新的可能性。从物理概念、实验方案、调控手段等方面简要回顾了受激声子极化激元相关的研究进展,分析了受激声子极化激元作用下太赫兹波对光与物质相互作用机制的影响,展望了受激声子极化激元在未来强场太赫兹科学技术中的发展潜力与应用前景。     

基于金属/介质/金属光栅的窄带红外发射/吸收结构设计

设计了一种用于窄带红外发射光源和窄带探测器的金属/介质/金属光栅的红外发射/吸收结构.采用有限差分时域(FDTD)方法,模拟了一维Ag/Si3N4/Ag光栅的反射谱.模拟结果表明,此结构对于TE模和TM模都支持很窄的中红外发射/吸收锋,在很宽的角度范围内发射/吸收中心波长处的发射率可以达到98%以上.此结构的独特发射/...     

基于手性光场作用的超颖表面的相位调控特性及其应用

超颖表面是近些年刚发展起来的一个有着重要应用潜力的新兴前沿领域。文中在对超颖表面研究现状的分析基础上,提出并研究一种基于棒形纳米天线阵列的超颖表面,在手性圆偏振光场作用下产生无色散的表面相位突变,从而对出射光波前相位进行调控,并在此基础上研究若干新颖功能应用,包括依赖于手性的广义折/反射定律,双极性可控平板透镜,宽带涡旋光束生成,手性选择性表面等离激元定向激发,三维纳米全息等。     

声子极化激元干涉条纹周期的精密测量研究EI北大核心CSCD

二维材料由于其独特的物理化学性质,对纳米光子学及光电子学的应用与发展具有重要研究价值。特别是二维材料中声子与光子耦合激发产生的声子极化激元高度局域在纳米尺度,在片上光子学的光学操控和能量传输等前沿研究领域具有极大的应用潜力。同时,光电器件制造进入纳米节点,器件应用对材料表征精度具有纳米级的要求。然而目前对声子极化激元特性分析的关键之一在于测量其干涉条纹周期,测量结果准确性依赖于仪器设备校准。因此,为实现对声子极化激元干涉条纹的精确测量,文中提出构建铬原子自溯源型光栅与二维材料的复合结构,分析金属光栅结构周期性变化对二维材料的声子极化激元耦合增强与调制作用,以及基于该原理实现对声子极化激元干涉条纹周期的精密测量。研究实现了测量干涉条纹周期为(261.01±0.34)nm的亚纳米级高精度测量,相比具有不确定度为4 nm的传统拟合测量方式具有可溯源的计量精度,同时实现了对测量仪器的亚纳米级精密校准。自溯源光栅天然溯源至基本自然常数的特性使得测量结果具备极好的准确性和可靠性,为二维材料在微纳光子学器件领域的应用提供了保障。     

介质隔层金属光栅的局域磁共振场增强特性研究

使用LC等效电路模型和严格耦合波(RCWA)法分析了磁共振局域场增强介质隔层金属光栅的电磁特性,研究了光栅周期、脊宽和介质隔层厚度等参数对磁共振波长的影响.研究表明,当入射光波长为2.38μm时(θ=20°,∧=800 nm,w=400 nm,h=20 nm,d=30nm),由于入射光与介质隔层金属光栅阻抗能够很好地耦...     

双曲声子极化激元的近场调控综述

在实际应用中,有效的操控极化激元给纳米光子器件、亚波长成像、异常折射等领域带来了巨大的发展前景而广受关注,但传统介质材料中的极化激元的调控灵活度相对较低,不能满足现实的广阔需要成为具有挑战性的难题。然而,声子极化激元作为一种光子——声子强耦合的新型准粒子,与其他的极化激元相比,具有更强的束缚光的能力、更长的寿命以及更低的损耗,在亚波长尺度红外光调控领域能够发挥举足轻重的作用。近年来,随着对二维范德瓦尔斯晶体的相关研究及报道,能够承载双曲声子极化激元的介质材料步入大众视野,并且在具有超高分辨率的纳米成像技术的支持下,很多新颖的近场红外光学现象在多种操控手段下被发掘,这极大的丰富了人们对于极化激元的认知。此综述首先从双曲声子极化激元的机理入手,介绍了声子极化激元的概念、色散关系和近期被广泛关注的双曲介质（h-BN、α-MoO₃）。随后,总结了双曲声子极化激元在上述介质中的不同传播特性以及多种维度调控下的近场成像分析,例如改变范德华晶体的周围介质环境、谐振腔、金属天线的面内调控等等。最后,我们对声子极化激元的研究进行了展望。多样的调控手段展现了声子极化激元的丰富应用,这对纳米成像、集成光路、纳米透镜等红外纳米光子器件提供可借鉴的途径,同时在未来可能还会衍生出更多新兴领域。     

4H-SiC npn BJT特性研究

基于二维器件仿真软件Medici对4H-SiC双极型晶体管(BJT)进行了建模,包括能带模型、能带窄变模型、迁移率模型、产生复合模型和不完全电离模型,为4H-SiC的工艺与器件提供了设计平台.在此基础上对4H-SiC BJT器件进行了模拟研究.结果显示,器件基极电流I_B=1μA/μm时发射极电流增益β为32.4,击穿电压BV_CEO大于800V,截止频率f_T接近1GHZ.     

4H-SiC表面热氧化生长SiOx薄膜特性的研究

采用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）测试方法对4H-SiC上热氧化生长的氧化硅（SiOx）薄膜表面形貌进行观测，并分析研究SiOx薄膜和SiOx/4H-SiC界面的相关性质，包括拟合Si2p、O1s和C1s的XPS谱线和分析其相应的结合能，以及分析SiOx层中各主要元素随不同深度的组分变化情况，从而获得该热氧化SiOx薄膜的化学组成和化学态结构，并更好地了解其构成情况以及SiOx/4H-SiC的界面性质。     

不同退火温度下金属/4H-SiC Schottky势垒高度的研究

采用磁控溅射的方法在4H-SiC样品上分别沉积四种金属薄膜(Ag,Cu,Ni,Cr)形成Schottky接触,研究了不同温度退火对Schottky势垒高度的影响.通过对样品的I-V测试结果的拟合,得到各金属/4H-SiC Schottky接触的势垒高度以及理想因子.在反向偏压100V下,样品的反向漏电流小于10-10A,说明样品的反向特性良好.样品经过不同温度的退火后,发现Cu、Ni与4H-SiC的势垒高度(SBH)随退火温度的升高而提高,超过某一温度,其整流特性变差;Ag、Cr的SBH在退火后降低.SBH与金属功函数呈线性关系(Cr金属除外),斜率为0.11.     

6H-和4H-SiC功率VDMOS的比较与分析

采用二维器件模拟器ISE TCAD 7.0,对比研究了6H-SiC和4H-SiC VDMOS的基本特性.结果表明,在Vgs为8 V时,4H-SiC VDMOS的漏极电流比6H-SiC高约1.5倍,证实了4H-SiC具有较高的体迁移率,且受准饱和效应的影响较小,因此比6H-SiC器件具有更高的饱和电流密度,而两种器件的阈值电压基本相同,均为7 V左右.对器件开关时间和单位面积损耗的分析表明,4H-SiC比6H-SiC更适合用于VDMOS功率器件.此外,还研究了沟道长度对器件漏极饱和电流的影响,结果表明,随着沟道长度的减小,器件的漏极电流增大.     

国产4H-SiC SI衬底MESFET外延生长及器件研制

以国产衬底实现SiC加工工艺链为目标,采用国产4H-SiC半绝缘衬底材料外延得到4H-SiC MESFET结构材料.外延片XRD半宽43.2 arcs,方块电阻121点均匀性18.39%,随后制备出的具有直流特性的4H-SiC MESFET器件管芯,器件总栅宽250 μm,饱和电流密度680 mA/mm,跨导约为20 mS/mm,在20 V下的栅漏截止漏电为10 μA,2 mA下栅漏击穿电压为80 V.比例占总数的70%以上.初步实现从衬底到外延,进而实现器件的完整工艺链,为进一步的工艺循环打下良好基础.     

4H-SiC同质外延层的质量表征

在高纯半绝缘4H-SiC偏8°衬底上同质外延生长了高质量的外延层,利用X射线双晶衍射、原子力显微镜(AFM)、汞探针C-V以及霍尔效应等测试方法,对样品的结晶质量、表面粗糙度、掺杂浓度以及电子迁移率进行了分析测试,证实外延层的结晶质量相对于衬底有着很大的改善。在同质外延7.5μm的外延层后,其半高宽从衬底的30.55arcsec减小到27.85arcsec;外延层表面10μm×10μm的粗糙度(RMS)为0.271nm;室温下,样品的掺杂浓度为1×1015cm-3时,霍尔迁移率高达987cm2/(V.s);浓度为1.5×1016cm-3时,霍尔迁移率为821cm2/(V.s)。77K时,霍耳迁移率分别为1.82×104cm2/(V.s)和1.29×104cm2/(V.s)。掺杂浓度的汞探针C-V测试结果与霍尔效应的实验数据一致。     

4H-SiC双层浮结肖特基势垒二极管温度特性研究

为了增强器件高温条件下的适应性,对4H-SiC双层浮结肖特基势垒功率二极管的温度特性进行了研究.结果表明,当温度变化时,器件的阻断电压、通态电阻、反向漏电流及开关时间等电学性质均要发生一定的变化.作为一种基于浮结技术的sic新器件,通过数值模拟方法对其特征参数进行优化,可使其承载电流能力、阻断特性和开关速度等得到进一步...     

掺氮4H-SiC电子输运特性的多粒子蒙特卡罗研究

在最新能带结构计算的基础之上,采用非抛物性能带模型对掺氮4H-SiC电子输运特性进行了多粒子蒙特卡罗(Ensemble Monte Carlo)研究.研究表明,低场下,掺杂浓度较低时,氮杂质不完全电离导致的中性杂质散射对4H-SiC横向电子迁移率影响较小.随着掺杂浓度的增加,中性杂质散射作用增强.掺杂浓度较高时,随着温度的增加,中性杂质散射的影响逐步减弱.4H-SiC电子迁移率较高且各向异性较小,温度为296K时得到的横向电子饱和漂移速度为2.18×10⁷cm/s;阶跃电场强度为1000KV/cm时,横向瞬态速度峰值接近3.3×10⁷cm/s,反应时间仅为百分之几皮秒量级.模拟结果同已有的测试结果较为一致.     

SiC电力电子技术综述

与硅相比,4H-SiC材料具有高功率、耐高温、高频、高集成度、高效率、高抗辐射等优势,是制作电力电子器件的理想材料,近十年以来SiC电力电子器件性能不断提高.回顾了SiC电力电子器件的发展,总结了材料、工艺和器件所面对的技术问题.笔者认为SiC JBS二极管和MOSFET将成为SiC的主流器件,将在今后十年内获得长足的...     

4H-SiC MESFET的特性研究

对4H-SiC MESFET的特性研究发现,在室温下4H-SiC MESFET饱和漏电流的值为0.75A/mm,随着温度的上升,器件的饱和漏电流和跨导一直下降;栅长越短,沟道层掺杂浓度越高,饱和漏电流就越大.300K时器件的击穿电压为209V,计算出来的最大功率密度可达19.22W/mm.这些结果显示了4H-SiC在高温、高压、大功率器件应用中的优势.