AllnAs/InP异质隧道结的设计与器件应用

应用高掺杂pn结和异质结能带理论,计算了AllnAs/InP异质隧道结的电学特性,发现其性能优于AllnAS和InP同质隧道结,并得出了掺杂浓度与隧道电流的关系曲线.采用气态源分子束外延(GSMBE)设备生长了面电阻率约为10~(-4)Ω·cm~2的AllnAs/InP异质隧道结结构,并应用于制作1.3μm垂直腔面发射激光器(VCSEL),器件在室温下脉冲激射.

Abstract：

By using high doping pn junction and heterojunction energy band model,electrical properties of AlInAs/InP tunnel junction are calculated.It is found that AlInAs/InP hetero-tunnel junction is superior to AlInAs or InP homo-tunnel junction,and the influence of doping level on the tunneling current is discussed.AlInAs/InP tunnel junction structures are grown by gas-source molecular-beam epitaxy (GSMBE) with the specific contact resistivity of about 10~(-4) Ω·cm~2.Then such structures are adopted in the fabrication of 1.3 μm vertical-cavity surface-emitting lasers(VCSEL).     

栅控电势磁性隧道结的隧穿磁阻研究

基于Slonczewski理论模型和矩阵方法研究了由栅控制中间层电势高度的磁性隧道结的隧穿磁阻效应。数值计算了中间层势垒为0~3 V以及中间层势阱为0~3 V的磁性隧道结的隧穿磁阻随着中间层厚度改变的变化曲线。计算结果表明,当中间层为势垒时,隧穿磁阻随着中间层厚度单调下降;当中间层为势阱时,隧穿磁阻随着中间层厚度振荡,并且相比于势垒情况时明显提高。这说明栅控中间层磁性隧道结相比于传统磁性隧道结具有更好的可控性和提高隧穿磁阻效应的潜力。     

MoS2势垒层磁性隧道结的温度-偏压特性研究

MoS₂是一种具有特殊能带结构的二维半导体材料,当层数较少时,其带隙会随层数显著减小。因此,基于MoS₂势垒层的磁性隧道结会展现出更丰富的物理特性。文章通过理论计算分别得到了单层、双层、三层以及五层MoS₂势垒层磁性隧道结的温度-偏压相图,研究了铁磁电极半交换劈裂能对相图特性的影响。计算结果表明：单层和三层MoS₂势垒层磁性隧道结适合应用于低温器件中。其中,单层MoS₂势垒层磁性隧道结在高功率工作环境下具有优异的性能。双层MoS₂势垒层磁性隧道结的优化区域位于室温和低偏压区,因此适用于信息存储领域。五层MoS₂势垒层磁性隧道结可通过调节铁磁电极参数使其工作在较宽的功率范围内。上述研究结果为MoS₂势垒层磁性隧道结的应用奠定了坚实的理论基础。     

磁性隧道结的双势垒层的全息相位图

电子全息显微术可以同时提供电子波的振幅和相位信息，从而使这种先进显微分析方法在磁场和电场分布等与相位密切相关的研究上获得广泛应用。Shen,Xu等人利用电子全息来研究势垒层电势的分布及势垒层与其两侧铁磁金属薄膜电极界面的粗糙度。在相位变化（电势）图中，Shen得到了这样的结果：电子通过非晶AlO3势垒层，在相位变化图中表现为“垒”。     

单晶二维材料势垒层磁性隧道结的偏压效应

基于Bethe理论和双束近似方法,构建了适用于单晶势垒层磁性隧道结的理论模型.该理论模型将单晶势垒层视作周期性光栅,因而可以充分地计入隧穿电子的相干性.进一步地,利用该理论计算了以单晶二维材料作为势垒层的磁性隧道结的偏压效应.根据计算结果,讨论了铁磁电极对偏压效应的影响以及偏压对厚度效应的影响.研究表明,由于单晶周期性...     

线径调制Ni纳米线的制备及其磁性

实验基于非对称二次阳极氧化方法,通过在多种不同的电解液中交替阳极氧化制备了孔径大小调制的多孔氧化铝,并以此为模板,电化学沉积了线径调制的Ni纳米线。采用场发射扫描电镜对Ni纳米线进行了形貌表征,照片显示纳米线粗、细段的直径分别约为65和35 nm。X射线衍射分析结果表明Ni纳米线沿着<220>方向择优生长。采用综合物性测量系统测量了不同温度下纳米线阵列的磁滞回线。结果表明调制Ni纳米线的矫顽力随温度变化很小,其矫顽力主要取决于纳米线的形状各向异性。最后对Ni纳米线的反磁化过程进行了分析讨论。     

调制掺杂压缩应变多量子阱激光器的增益特性和线宽增强因子的理论研究

本文首先从理论上分析并计算了压缩应变多量子陆激光器的增益特性，并且讨论了在多量子阱垒区进行Ｐ型强调制掺杂的情况下，价带空穴的准费米能级的移动以及微分增益谱的变化。     

双应变SiGe/Si异质结CMOS的设计及其电学特性的Medici模拟

本文提出一种沟道长度为0.125 μm的异质结CMOS(HCMOS)器件结构.在该结构中,压应变的SiGe与张应变的Si分别作为异质结PMOS(HPMOS)与异质结NMOS(HNMOS)的沟道材料,且HPMOS与HNMOS为垂直层叠结构;为了精确地模拟该器件的电学特性,修正了应变SiGe与应变Si的空穴与电子的迁移率模型;利用Medici软件对该器件的直流与交流特性,以及输入输出特性进行了模拟与分析.模拟结果表明,相对于体Si CMOS器件,该器件具有更好的电学特性,正确的逻辑功能,且具有更短的延迟时间,同时,采用垂直层叠的结构此类器件还可节省约50%的版图面积,有利于电路的进一步集成.     

单电子隧道结隧穿特性研究与仿真

基于单电子隧道结电压特征公式[1],借助Matlab拟合其隧穿特性曲线,给出了时不变和时变偏置电流作用下的I-V特性震荡曲线,并就仿真结果进行分析,将该模型应用于单电子盒进行仿真验证,出现了明显的库仑台阶,仿真曲线印证了理论分析结果.利用Matab强大的计算功能进行单电子器件特性仿真对单电子器件的应用研究有重要意义.     

共振隧穿二极管的开关时间特性

用HP8510(C)网络分析仪测量了AlAs/InGaAs/AlAs共振隧穿二极管(RTD)的散射参数.通过曲线拟合提取了等效电路参数,估算了RTD的开关时间.通过速度指数估算的RTD上升时间最小可达21ps.     

共振隧穿二极管的开关时间特性

用HP8510(C)网络分析仪测量了AlAs/InGaAs/AlAs共振隧穿二极管(RTD)的散射参数.通过曲线拟合提取了等效电路参数,估算了RTD的开关时间.通过速度指数估算的RTD上升时间最小可达21ps.     

磁控溅射制备Co／Al2O3／FeNi磁隧道结

利用磁控溅射设备和光刻技术，采用金属等离子体氧化法，设计制作了10μm×15μm的Co／Al2O3／FeNi磁隧道结，并在77K下对其输运特性进行了研究。测得了11％的隧道磁电阻。随着外加电压增加，隧道结的磁电阻单调减小。测量了样品的I-V特性曲线，发现随着外加电压的增加，曲线逐渐偏离线性，电阻变小，这与理论相符合。电阻随温度变化曲线表明电阻随温度升高而减小，而且在210K处有一个拐点。表现出典型的隧穿过程的特征。     

含约瑟夫森结电路的特性分析和研究

提出了超导约瑟夫森结模型(并联电阻—电容结模型)，给出了约瑟夫森效应的一些重要结果。在分析约瑟夫森结电路方程时，研究了其中出现的混沌特性和子台阶现象。计算获得的结果对混沌数字通信和超导电子学的应用将起到重要作用。     

微波照射金属结时再辐射的特性及其与PN结的区别

本文从势垒的角度,分析了金属结的非线性伏安特性,并将其作幂级数展开,讨论了金属结在单频和多频微波场激励下,由于再辐射特性产生的二次和三次谐波电流的表达式以及它们与入射激励场大小的关系.论文详细地讨论了数值分析过程,并给出样例的数值结果.此种方法具有很大的通用性,可以用于各类金属结点的分析.计算结果表明:当入射激励场较小时,再辐射产生的三次谐波幅度将大于二次谐波幅度,这与PN结的再次辐射特性(二次谐波幅度大于三次谐波幅度)正好相反.但当入射激励场的场强过大时,则二次谐波幅度将会大于三次谐波幅度,这与PN结的区别将会减小.较低功率照射下金属结与PN结再辐射特性的区别正是许多实用探测仪器工作的理论依据,但本文提醒使用它们时注意在功率上的限制.     

CuO纳米线阻变存储器的组装及电阻开关特性

用热氧化法在空气中加热铜片制备了CuO纳米线(CuO NWs),通过FESEM对纳米线表面进行了观察,并用液体转移法组装成功了一种简单的阻变存储器件。通过I-V测试系统观察到了Cu/CuO NWs/Cu器件表现出了明显的双极型和单极型。最后通过对比高阻态(HRS)和低阻态(LRS)的表面形貌,解释了Cu/CuO NWs/Cu器件的阻变机制。     

MIM与MIS隧道发光结发光机制的讨论

ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ－Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ－Ｍｅｔａｌ）与ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ－Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）隧道发光结为新型全固态薄膜发光器件,在对基本结构简单介绍后,结合发光光谱,着重对ＭＩＭ与ＭＩＳ结发光所涉及的几种发光机制进行了分析讨论。     

自旋转移力矩磁隧道结的建模与仿真

自旋转移力矩磁隧道结(STT-MTJ)是一种新兴的非易失性存储单元.因为有着掉电后数据不丢失、无限的写次数、与CMOS工艺兼容、不会增加器件面积以及良好的可缩放性等诸如多优点而得到了广泛的研究.但是由于目前的工艺厂商尚未推出相应的模型,研究者难以先期使用该技术进行电路设计.文章介绍了STT-MTJ的工作原理,详细研究了使用Verilog-A对STT-MTJ建模的思路,并在HSPICE中进行了仿真验证,为后续的STT-MTJ研究奠定了基础.     

A Novel 4H-SiC Super Junction UMOSFET with Hetero-Junction Diode for Enhanced Reverse Recovery Characteristics and Low Switching Loss

Semiconductors - In this paper, a novel silicon carbide (SiC) super-junction U-shape metal-oxide semiconductor field-effect transistor (UMOSFET) with an integrated hetero-junction diode (HJD) is...     

新型大容量光交换的关键技术和应用

为了实现更大容量的光交换,需要突破矩阵光开关的规模化“瓶颈”.微机电光开关(MEMS)、循环阵列波导光栅(CAWG)、波长选择开关(wSS)等具有多端口规模化特征,能够实现良好的模块化扩展,具有使交换容量倍增的潜力.MEMS、CAWG、WSS在大型数据中心、大容量光交叉连接、灵活栅格光分插复用等系统的应用中具有独特优势和良好前景.