利用倒双阶渐变阶梯形电子阻挡层减少深紫外激光二极管的电子泄露

本文提出了用双阶渐变阶梯和倒双阶渐变阶梯形电子阻挡层(EBL)以减少AlGaN基深紫外激光二极管(DUV-LDs)在p型区的电子泄露,并用Crosslight软件模拟仿真了双阶渐变阶梯和倒双阶渐变阶梯形EBL结构的光电特性,结果发现：具有倒双阶渐变阶梯形EBL的激光器拥有比双阶渐变阶梯形EBL激光器更高的斜率效率(SE),更高的输出功率,更低的阈值电流和阈值电压,更高的有效势垒高度和更低的电子泄露.这意味着前者拥有更强的抑制电子泄露的能力.在与矩形EBL结构对比中发现,所提出的结构还提高了有源区载流子浓度和辐射复合速率,进一步提高了DUV-LDs的光电性能.     

多量子势垒双阻挡层结构对AlGaN 基深紫外激光二极管的性能优化

为提高AlGaN基深紫外激光二极管(Deep Ultraviolet Laser Diodes,DUV-LD)有源区内载流子浓度,减少载流子泄露,提出一种DUV-LD双阻挡层结构,相对于传统的单一电子阻挡层(Electron Blocking Layer, EBL)结构,又引入一空穴阻挡层(Hole Blocking Layer, HBL),仿真结果证明空穴阻挡层的应用能很好地减少空穴泄漏.同时又对双阻挡层改用五周期Al_0.98Ga_0.02N/Al_0.9Ga_0.1N多量子势垒层结构,结果显示与矩形EBL和HBL激光二极管相比,多量子势垒EBL和HBL激光二极管有更好的斜率效率,并且有源区内电子和空穴载流子浓度以及辐射复合速率都有效提高,其中多量子势垒EBL在阻挡电子泄露方面效果更显著.     

利用山形空穴存储层结构对深紫外激光二极管的性能优化

为了有效提高深紫外激光二极管的空穴注入效率和减少电子泄露,优化其性能,设计出了在基础矩形空穴存储层结构上改进后的山形空穴存储层和倒山形空穴存储层。使用Crosslight软件模拟仿真倒山形和山形空穴存储层结构的电子浓度、电子电流密度、能带图以及P-I特性曲线。结果显示山形空穴存储层激光器的光学和电学性能优于矩形和倒山形激光器,因此山形空穴存储层激光器能有效地增加有源区空穴注入和减少电子泄露,提高有源区载流子浓度和辐射复合速率,实现了激光器优越的光电性能。     

C72 富勒烯的电子结构与电子传导研究

本文利用基于密度高泛函理论(DFT)和非平衡格林函数的第一性原理方法对富勒烯C72分子及连接电极构成的C72分子器件进行了电子结构及电子输运性质的研究.计算出了电子透射谱和分子轨道分布,分析了器件的电子结构和输运性质的产生原因. 结果显示C72分子器件的电子传输主要集中在分子壳上. 伏安曲线显示C72分子具有半导体特征.     

富勒烯C20分子器件的电子结构和传导特性

运用基于密度泛函理论和基于非平衡格林函数的第一性原理方法研究了富勒烯C20分子及连接电极构成的C20分子器件的电子结构及电子输运性质.构建了三个基于C20分子的嵌入K和Si原子的电子输运系统,并得到了电子透射谱和分子轨道分布.分析了三种器件的电子结构和输运性质的产生原因,说明C20分子器件的电子传导主要集中在外壳.在C20分子空笼中嵌入K和Si原子后,其电子输运仍然主要集中于富勒烯C20的外壳.     

利用双阶梯波导层对深紫外激光二极管的性能优化

在深紫外激光二极管中,波导层的作用是用来传输并限制光束.传统的深紫外激光二极管存在很强的极化感应电场,这种电场能够降低深紫外激光二极管的光电性能.本文提出了一种新型双阶梯型上波导层(UWG)和下波导层(LWG),可以提高半导体激光器的性能.通过使用Crosslight软件将矩形、单阶梯型和双阶梯型波导层三种不同的结构进行仿真研究,比较三种结构器件的能带图、电子空穴浓度、辐射复合率、P-I以及V-I特性等.结果表明,新型双阶梯波导层结构的应用增加了电子有效势垒的高度,缓解了电子阻挡层的能带弯曲,减小了极化电场的影响,从而提升了该器件的光学和电学性能.     

富勒烯C20分子器件的电子结构和传导特性

运用基于密度泛函理论和基于非平衡格林函数的第一性原理方法研究了富勒烯C₂₀分子及连接电极构成的C₂₀分子器件的电子结构及电子输运性质.构建了三个基于C₂₀分子的嵌入K和Si原子的电子输运系统,并得到了电子透射谱和分子轨道分布.分析了三种器件的电子结构和输运性质的产生原因,说明C₂₀分子器件的电子传导主要集中在外壳.在C₂₀分子空笼中嵌入K和Si原子后,其电子输运仍然主要集中于富勒烯C₂₀的外壳. 关键词： 20分子')" href="#">富勒烯C₂₀分子 电子结构 电子传导     

Au电极连接富勒烯C32分子的电子结构与传输特性

采用基于密度泛函理论(DFT)和非平衡格林函数(NEGF)的第一性原理方法对富勒烯C₃₂分子及在C₃₂分子的距离最远的两个碳原子处连接Au(1,1,1)电极的分子器件进行了电子结构和电子输运性质的研究.考虑到中间分子与Au电极间距离变化的情况,通过计算得出了在不同距离下分子器件的电子传输谱和I-V特性,分析了各器件的电子结构和电子输运特性产生的原因,并分析了电极与中间分子的连接距离及门电压对分子器件电子输运的影响.得出了电极与所连接的中间分子之     

新型电子阻挡层结构对蓝光InGaN发光二极管性能的提高

分别对3种不种电子阻挡层的蓝光AlGaN LED进行数值模拟研究。3种阻挡层结构分别为传统AlGaN电子阻挡层,AlGaN-GaN-AlGaN电子阻挡层和Al组分渐变的AlGaN-GaN-AlGaN电子阻挡层。此外对这对三种器件的活性区的载流子浓度、能带图、静电场和内量子效率进行比较和分析。研究结果表明,相较于传统AlGaN和AlGaN-GaN-AlGaN两种电子阻挡层的LED,具有Al组分渐变的AlGaN-GaN-AlGaN电子阻挡层结构的LED具有较高的空穴注入效率、较低的电子外溢现象和较小的静电场(活性区)。同时,具有Al组分渐变的AlGaN-GaN-AlGaN电子阻挡层结构的LED的efficiency droop现象也得到一定的缓解。     

电子阻挡层Al组分对GaN基蓝光激光二极管光电性能的影响

采用SiLENSe（Simulator of light emitters based on nitride semiconductors）软件仿真研究了Al_xIn_yGa_1-x-yN电子阻挡层（EBL）Al组分渐变方式对GaN基激光二极管（LD）光电性能的影响,实现了提高输出功率和电光转换效率的目的。文中提出的四种Al组分渐变方式分别是传统均匀组分、右阶梯渐变组分（0～0.07～0.16）、三角形渐变组分（0～0.16～0）、左阶梯渐变组分（0.16～0.07～0）。结果表明,与传统均匀组分EBL结构相比,Al组分阶梯渐变Al_xIn_yGa_1-x-yN EBL LD导带底的电子势垒显著提高,价带顶的空穴势垒降低。这主要是由于该结构能有效抑制电子泄漏和提高空穴注入效率,从而提高有源区载流子浓度,进而提高有源区辐射复合效率。当注入电流为0.48 A时,采用Al组分阶梯渐变Al_xIn_yGa_1-x-y...     

Reduction of Electron Leakage of AlGaN-Based Deep Ultraviolet Laser Diodes Using an Inverse-Trapezoidal Electron Blocking Layer

To improve the optical and electrical properties of AlGaN-based deep ultraviolet lasers,an inverse-trapezoidal electron blocking layer is designed.Lasers with three different structural electron blocking layers of rectangular,trapezoidal and inverse-trapezoidal structures are established.The energy band,electron concentration,electron current density,P-I and V-I characteristics,and the photoelectric conversion efficiency of different structural devices are investigated by simulation.The results show that the optical and electrical properties of the inversetrapezoidal electron blocking layer laser are better than those of rectangular and trapezoidal structures,owing to the effectively suppressed electron leakage.     

利用W形空穴阻挡层降低AlGaN基深紫外激光二极管的空穴泄露

本文设计了V形和W形的空穴阻挡层(HBL)结构,改善空穴在AlGaN基深紫外激光二极管(DUV-LD)n型区的泄露问题.使用Crosslight软件,将参考型矩形、V形和W形三种空穴阻挡层结构进行仿真研究,分别比较了三种不同结构的DUV-LD能带、n区空穴浓度、辐射复合率、电光转换效率、有源区载流子浓度等特性,结果表明,具有W形空穴阻挡层的DUV-LD拥有更高的空穴有效势垒高度、更高的辐射复合率、更低的空穴泄露以及更好的斜率效率,可以有效降低深紫外激光二极管在n型区的空穴泄露,提升其光学和电学性能.     

太赫兹量子级联激光器中有源区上激发态电子向高能级泄漏的研究

利用热力学统计理论和激光器输出特性理论,建立了太赫兹量子级联激光器(THz QCL)有源区中上激发态电子往更高能级电子态泄漏的计算模型,以输出功率度量电子泄漏程度研究分析了晶格温度和量子阱势垒高度对电子泄漏的影响.数值仿真结果表明,晶格温度上升会加剧电子泄漏,并且电子从上激发态泄漏到束缚态的数量大于泄漏到阱外连续态,同时温度的上升也会降低激光输出功率.增加量子阱势垒高度能抑制电子泄漏,并且有源区量子阱结构中存在一个最优量子阱势垒高度. THz QCL经过最优量子阱势垒高度优化后,工作温度得到提升,其输出功率相比于以往的结果也有所提高.研究结果对优化THz QCL有源区结构、抑制电子泄漏和改善激光器输出特性有指导作用.     

Invariable optical properties of phosphor-free white light-emitting diode under electrical stress

This paper reports that a dual-wavelength white light-emitting diode is fabricated by using a metal-organic chemical vapor deposition method. Through a 200-hours’ current stress, the reverse leakage current of this light-emitting diode increases with the aging time, but the optical properties remained unchanged despite the enhanced reverse leakage current. Transmission electron microscopy and cathodeluminescence images show that indium atoms were assembled in and around V-shape pits with various compositions, which can be ascribed to the emitted white light. Evolution of cathodeluminescence intensities under electron irradiation is also performed. Combining cathodeluminescence intensi- ties under electron irradiation and above results, the increase of leakage channels and crystalline quality degradation are realized. Although leakage channels increase with aging, potential fluctuation caused by indium aggregation can effectively avoid the impact of leakage channels. Indium aggregation can be attributed to the mechanism of preventing optical degradation in phosphor-free white light-emitting diode.     

Leakage current reduction in nanoscale fully-depleted SOI MOSFETs with modified current mechanism

For the first time, we have presented a novel nanoscale fully depleted silicon-on-insulator metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (SOI-MOSFET) with modified current mechanism for leakage current reduction. The key idea in this work is to suppress the leakage current by injected carriers decrement into the channel from the source in weak inversion regime while we have created a built-in electric field in the channel for improving the on current of device. Therefore, we have introduced a trapezoidal doping that distributed vertically in the channel and called the proposed structure as vertical trapezoid doping fully depleted silicon-on-insulator MOSFET (VTD-SOI). Using two-dimensional two-carrier simulation we demonstrate that the VTD-SOI decreases the leakage current in comparison with conventional uniform doping fully depleted silicon-on-insulator MOSFET (C-SOI). Also, our results show short channel effects (SCEs) such as drain induced barrier lowering (DIBL) and threshold voltage roll-off improvement in the proposed structure. Therefore, the VTD-SOI structure shows excellent performance for scaled transistors in comparison with the C-SOI and can be a good candidate for CMOS low power circuits.     

电子束重复增量扫描曝光技术

 提出了电子束重复增量扫描曝光技术新概念，对吸收能量密度与深度和曝光剂量之间的关系、溶解速度与吸收能量密度之间的关系进行了理论分析，发现溶解速度随曝光剂量增加而增大。以此为依据，在SDS-3型电子束曝光机上采用20 keV能量的电子束对570 nm厚的聚甲基丙烯酸甲酯进行了7次重复增量扫描曝光实验，得到了轮廓清晰的梯锥和圆锥3维结构，证明了电子束重复增量扫描曝光技术的可行性，为电子束加工3维结构提供了新工艺。     

Inverted yablonovite fabricated by the direct laser writing method and its photonic structure

Three-dimensional photonic crystals with an inverted yablonovite structure have been fabricated by the direct laser writing method based on the two-photon polymerization of a photosensitive material. The correspondence of the structure of the samples to the inverted yablonovite lattice has been confirmed by scanning electron microscopy. The photonic band structure of inverted yablonovite, as well as a number of related photonic materials with an fcc lattice, has been calculated. It has been found that the photonic properties of opal and yablonovite are opposite: the complete photonic band gap appears in inverted opal and direct yablonovite and is absent in direct opal and inverted yablonovite. A method for the fabrication of ideal three-dimensional photonic structures having the complete photonic band gap in the infrared and visible spectral ranges has been discussed.     

不同硅晶面指数上的类倒金字塔结构研究与分析

晶体硅作为一种重要的半导体材料,在集成电路、太阳能电池等方面具有广泛的应用.基于各向异性的刻蚀方法,不同晶面指数的硅都可以在表面形成由{111}晶面族组成的正/倒金字塔.本文基于{111}晶面族与（abc）晶面相交构成类倒金字塔结构的特性,建立了硅的晶面指数（abc）与所形成的类倒金字塔结构的数学模型.将硅的晶面指数（abc）分成0≤a≤b<c,0≤a<b=c,a=b=c三种情况进行讨论,分别得到不同晶面指数的类倒金字塔结构.实验结果的扫描电子显微镜图证实了理论计算的准确性.晶面指数与类倒金字塔结构具有一一对应的关系,因此可以根据各向异性刻蚀后的类倒金字塔结构,进行硅的晶面指数进行检测.     

激波与SF_6梯形气柱相互作用的数值模拟

基于大涡模拟,结合五阶加权基本无振荡格式以及沉浸边界法对平面入射激波与两种SF_6梯形重气柱的相互作用过程进行了数值模拟,数值结果清晰地显示了激波诱导Richtmyer-Meshkov不稳定性所导致的两种梯形重气柱的变形过程,详细分析了入射激波在两种梯形重气柱界面发生反射、折射、绕射以及折射激波与透射激波在气柱内部来回反射的过程,并研究了该过程中所产生的复杂波系结构,对两种梯形气柱变形过程中与周围空气的混合过程进行了分析;通过记录气柱界面四个特征尺寸随时间的变化对两种梯形气柱界面的不同演化过程进行了定量分析。