雪崩光电探测器的击穿效应模型分析

基于CMOS工艺制备了空穴触发的Si基雪崩探测器(APD),基于不同工作温度下器件的击穿特性,建立空穴触发的雪崩器件的击穿效应模型。根据雪崩击穿模型和击穿电压测试结果,拟合曲线得到击穿电场与温度的关系参数(dE/dT),器件在250～320 K区间内,击穿电压与温度是正温度系数,器件发生雪崩击穿为主,dV/dT=23.3 mV/K,其值是由倍增区宽度以及载流子碰撞电离系数决定的。在50～140 K工作温度下,击穿电压是负温度系数,器件发生隧道击穿,dV/dT=-58.2 mV/K,其值主要受雪崩区电场的空间延伸和峰值电场两方面因素的影响。     

InAs基范德华异质结界面电荷转移特性第一性原理计算的研究进展

由低维InAs材料和其他二维层状材料堆叠而成的垂直范德华异质结构在纳米电子、光电子和量子信息等新兴领域中应用广泛。探索跨结界面的电荷转移机制对于全面理解该类器件的非凡特性至关重要。第一性原理计算在揭示界面电荷转移特性与各种能量稳定型InAs基范德华异质结的电、光、磁等原理物理特性和器件性能变化之间的内在关系方面发挥着不可比拟的作用。文中梳理、总结和探讨了近年来InAs基范德华异质结间界面电荷转移特性的理论研究工作与潜在的功能应用,提出在理论方法和计算精度方面大力发展第一性原理计算的几个途径,为更好地开展InAs基范德华异质结的基础科学研究和应用器件设计提供可借鉴的量化研究基础。     

对海监视雷达杂波的建模及仿真

杂波是雷达回波信号的重要组成部分,研究中常用幅度概率分布模型和相关谱型来描述。采用零记忆非线性变换法(ZMNL)进行建模设计,生成同时满足幅度分布条件和相关特性的随机序列,并将模拟杂波数据的概率密度和功率谱与理论曲线对比,进一步验证 ZMNL 法杂波建模的有效性和准确性。最后针对海航大学对海探测的雷达回波实测数据,进行海杂波和云雨杂波回波的幅度概率分布和功率谱的分析。     

19.28% Efficiency and Stable Polymer Solar Cells Enabled by Introducing an NIR-Absorbing Guest Acceptor

Here, a near-infrared (NIR)-absorbing small-molecule acceptor (SMA) Y-SeNF with strong intermolecular interaction and crystallinity is developed by combining selenophene-fused core with naphthalene-containing end-group, and then as a custom-tailor guest acceptor is incorporated into the binary PM6:L8-BO host system. Y-SeNF shows a 65 nm red-shifted absorption compared to L8-BO. Thanks to the strong crystallinity and intermolecular interaction of Y-SeNF, the morphology of PM6:L8-BO:Y-SeNF can be precisely regulated by introducing Y-SeNF, achieving improved charge-transporting and suppressed non-radiative energy loss. Consequently, ternary polymer solar cells (PSCs) offer an impressive device efficiency of 19.28% with both high photovoltage (0.873 V) and photocurrent (27.88 mA cm⁻²), which is one of the highest efficiencies in reported single-junction PSCs. Notably, ternary PSC has excellent stability under maximum-power-point tracking for even over 200 h, which is better than its parental binary devices. The study provides a novel strategy to construct NIR-absorbing SMA for efficient and stable PSCs toward practical applications.     

Kinetically Accelerating Elementary Steps via Bridged Ru-H State for the Hydrogen-Evolution in Anion-Exchange Membrane Electrolyzer

Designing hydrogen evolution reaction (HER) electrocatalysts for facilitating its sluggish adsorption kinetics is crucial in generating green hydrogen via sustainable water electrolysis. Herein, a high-performance ultra-low Ruthenium (Ru) catalyst is developed consisting of atomically-layered Ru nanoclusters with adjacent single Ru sites, which executs a bridging-Ru-H activation strategy to kinetically accelerate the HER elementary steps. Owing to its optimal electronic structure and unique adsorption configuration, the hybrid Ru catalyst simultaneously displayed a drastically reduced overpotential of 16 mV at 10 mA cm⁻² as well as a low Tafel slope of 35.2 mV dec⁻¹ in alkaline electrolyte. When further coupled with a commercial IrO₂ anode catalyst, the ensembled anion-exchange membrane water electrolyzer achievs a current density of 1.0 A cm⁻² at a voltage of only 1.70 V_cell. In situ spectroscopic analysis verified that Ru single atom and atomically-layered Ru nanoclusters in the hybrid materials play a critical role in facilitating water dissociation and weakening *H adsorption, respectively. Theoretical calculations further elucidate the underlaying mechanism, suggesting that the dissociated proton at the single atom Ru site orients itself adjacently with Ru nanoclusters in a bridged structure through targeted charge transfer, thus promoting Volmer-Heyrovsky dynamics and boosting the HER activity.     

一种GHz高频应用的低失调高速CMOS动态比较器

提出了一种由改进的前置差分运算放大器和差分式锁存器构成的高频、高速、低失调电压的动态比较器。前置预差分放大器采用PMOS交叉互连的负载结构,提升差模增益,进而减小输入失调。后置输出级锁存器采用差分双尾电流源抑制共模噪声,改善输出级失调,并加速比较过程。采用一个时钟控制的开关晶体管替代传统复位模块,优化版图面积,在锁存器中构建正反馈回路,加速了比较信号的复位和输出建立过程。采用65 nm/1.2 V标准CMOS工艺完成电路设计,结合Cadence Spectre工艺角和蒙特卡洛仿真分析对该动态比较器的延时、失调电压和功耗特性进行评估。结果表明,在1.2 V电源电压和1 GHz采样时钟控制下,平均功耗为117.1 μW;最差SS工艺角对应的最大输出延迟仅为153.4 ps;1 000次蒙特卡罗仿真求得的平均失调电压低至1.53 mV。与其他比较器相比,该动态比较器的电压失调和高速延时等参数有明显优势。     

太赫兹自由电子激光放大器研究

太赫兹自由电子激光(FEL)是获得高功率太赫兹辐射的重要途径,目前运行的太赫兹FEL装置基本上都采用振荡器结构,若采用FEL放大器模式,则可产生具有更高峰值功率的太赫兹辐射。本文以北京大学超导电子直线加速器的束流参数为基础,通过模拟分析确定了太赫兹FEL放大器对太赫兹种子源、电子束流及波荡器等的要求。模拟结果显示,太赫兹种子的峰值功率在10 W以上即可实现太赫兹FEL放大;在较易实现的参数条件下,可获得峰值功率数兆瓦的太赫兹辐射。     

大口径空间相机反射镜高反膜研究进展

大口径反射镜高反膜是大口径空间相机光学系统中的重要光学元件。为了观测到更多的目标、获取更多的地球以及空间观测信息,对大口径空间相机的反向射膜提出了更高要求,即要求有更宽的工作谱段和更高的反射率,还要提升基底光学性能,降低空间环境对高反膜性能的影响以及降低薄膜应力等等。对近年国内外天基大口径空间相机反射镜高反膜研究进行了综述,概述了针对以上要求所取得的成果。尽管高反膜的设计制造仍面临许多困难,但随着研究的深入与新方法的提出,这几方面难点已基本找到解决的途径。     

CMOS图像传感器辐照损伤效应仿真模拟研究进展

CMOS图像传感器(CIS)工作在空间辐射或核辐射环境中遭受的辐照损伤问题备受关注。对CIS辐照损伤效应进行仿真模拟研究有助于深入揭示辐照损伤机理,进而开展抗辐射加固设计,有效提升CIS抗辐照能力。文章通过梳理国内外开展CIS辐照损伤效应仿真模拟研究方面的进展情况,结合课题组已开展的电子元器件辐照效应仿真模拟和实验研究基础,从CIS器件建模、时序驱动电路建模、辐照损伤效应建模、仿真模拟结果校验等方面探讨了CIS辐照损伤效应的仿真模拟方法,分析总结了当前CIS辐照效应仿真模拟研究中亟待解决的关键技术问题。