Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of ASIC and System, School of Microelectronics, Fudan University, Shanghai 200433, China
2 School of Computer Science, Fudan University, Shanghai 200433, China
The recently reported quasi-nonvolatile memory based on semi-floating gate architecture has attracted extensive attention thanks to its potential to bridge the large gap between volatile and nonvolatile memory. However, the further extension of the refresh time in quasi-nonvolatile memory is limited by the charge leakage through the p–n junction. Here, based on the density of states engineered van der Waals heterostructures, the leakage of electrons from the floating gate to the channel is greatly suppressed. As a result, the refresh time is effectively extended to more than 100 s, which is the longest among all previously reported quasi-nonvolatile memories. This work provides a new idea to enhance the refresh time of quasi-nonvolatile memory by the density of states engineering and demonstrates great application potential for high-speed and low-power memory technology.
Journal of Semiconductors
2021, 42(2): 024101
白金林 1,2姜玉刚 1,2王利栓 1,2李子杨 1,2[ ... ]苏建忠 1,2
作者单位
摘要
1 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室,天津 300308
2 光电材料智能表面织构技术联合实验室,天津 300308
光学薄膜元件的面形偏差会导致高精度激光系统中传输光束发生波前畸变,严重影响光学设备的性能。传统的面形偏差控制技术是采用双面镀膜,但需要反复抛光基片以获得高精度面形,这会大大增加研制成本,限制该方法的使用。文中基于离子束溅射沉积技术,采用薄膜应力形变模型预测镀膜后面形变化情况,然后对待镀元件的镀膜面预加工出与变形方向相反的面形,来补偿镀膜后膜层应力造成的薄膜元件变形,最后在预加工好的基片上制备超低面形的宽带高反膜,实现了在550~750 nm的工作波长下反射率R≥99.5%,面形PV≤0.15λ@632.8 nm。此项技术是通过标定薄膜材料的力学参数,预测在相同工艺条件下任意多层膜的面形变化,实现在超宽光谱设计的同时引入力学同步设计,制备出满足光、力双重指标的高质量光学薄膜。
薄膜元件面形 应力预补偿技术 宽谱段 光学加工 thin film element surface shape stress pre-compensation technology wide spectrum optical processing 
红外与激光工程
2021, 50(2): 20200413
作者单位
摘要
1 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室,天津 300308
2 光电材料智能表面织构技术联合实验室, 天津 300308
3 空军驻京津地区军事代表室, 天津 300308
SiO2薄膜是光学薄膜领域内常用的重要低折射率材料之一。文中采用不同沉积技术在Si基底上制备了SiO2薄膜, 并研究了它们光学特性的自然时效特性。采用不同贮存时间的椭偏光谱表征SiO2薄膜的光学特性, 随着时间的增加, EB-SiO2薄膜和IAD-SiO2薄膜的物理厚度和光学厚度随着增加, 但IBS-SiO2薄膜随着减小, 变化率分别为1.0%, 2.3%和-0.2%。当贮存时间达到120天时, IBS-SiO2薄膜、EB-SiO2薄膜和IAD-SiO2薄膜的物理厚度和光学厚度趋于稳定。实验结果表明, IBS-SiO2薄膜的光学特性稳定性最好, 在最外层保护薄膜选择中, 应尽可能选择离子束溅射技术沉积SiO2薄膜。
IBS-SiO2薄膜 EB-SiO2薄膜 IAD-SiO2薄膜 光学稳定性 光学常数 IBS-SiO2 thin film EB-SiO2 thin film IAD-SiO2 thin film optical stability optical constants 
红外与激光工程
2019, 48(5): 0521001
姜玉刚 1,2,*刘小利 3刘华松 1,2刘丹丹 1,2[ ... ]季一勤 1,2,4
作者单位
摘要
1 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
2 光电材料智能表面织构技术联合实验室, 天津 300308
3 空军驻京津地区军事代表室, 天津 300308
4 哈尔滨工业大学光电子技术研究所 可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
Si薄膜在可见光和近红外波段具有一定的吸收特性, 可用于宽带吸收薄膜的制备。采用离子束溅射技术, 在熔融石英基底上制备了不同沉积工艺参数的Si薄膜, 基于透、反射光谱和椭偏光谱的全光谱数值拟合法, 计算了Si薄膜的光学常数, 并研究了氧气、氮气流量对其光学特性的影响。选择Si和Ta2O5作为高折射率材料、SiO2作为低折射率, 设计了吸收率为2%和10%的宽带(1 000~1 400 nm)吸收薄膜。采用离子束溅射沉积技术, 在熔融石英基底上制备了宽带吸收薄膜, 对于A=2%的宽带吸收光谱, 在1 064、1 200、1 319 nm的吸收率分别为2.12%、2.15%和2.22%; 对于A=10%的宽带吸收光谱, 在1 064、1 200、1 319 nm的吸收率分别为9.71%、8.35%和9.07%。研究结果对于吸收测量仪、光谱测试仪等仪器的定标具有重要的作用。
离子束溅射技术 Si薄膜 吸收率 光学常数 ion beam sputtering Si thin film absorption rate optical constant 
红外与激光工程
2019, 48(2): 0221003
作者单位
摘要
1 中国航天科工飞航技术研究院天津津航技术物理研究所天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
2 哈尔滨工业大学光电子技术研究所可调谐激光技术国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
3 中国航天科工集团公司深圳航天工业技术研究院, 广东 深圳 518048
利用离子束溅射沉积制备了光学薄膜。基于椭圆偏振测量技术,研究了折射率、膜层厚度和表面层厚度与测试光斑大小的关系。研究结果表明,随着样品表面测试光斑尺寸的增加,薄膜折射率变小,膜层厚度、表面层厚度增加。使用反射光谱法和轮廓仪分别验证了各光学常数的光斑效应。研究结果表明,光学薄膜的折射率与膜层厚度具有弱横向非均匀性,采用大尺寸测量光斑能弱化这种非均匀性。
薄膜 光学常数 椭圆偏振法 光斑效应 
光学学报
2017, 37(10): 1031001
刘华松 1,2,*杨霄 1刘丹丹 1王利栓 1,2[ ... ]陈德应 2
作者单位
摘要
1 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
2 哈尔滨工业大学 光电子技术研究所 可调谐激光技术国防科技重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
SiO2薄膜是光学薄膜领域内常用的重要低折射率材料之一。在文中研究中, 通过测量薄膜的椭偏参数, 使用非线性最小二乘法反演计算获得薄膜的光学常数。采用离子束溅射和电子束蒸发两种方法制备了SiO2薄膜, 在拟合过程中, 基于L8(22)正交表设计了8组反演计算实验, 以评价函数MSE为考核指标。实验结果表明: 对IBS SiO2薄膜拟合MSE函数影响最大的为界面层模型, 对EB SiO2薄膜拟合MSE函数影响最大的为Pore模型。同时确定了不同物理模型对拟合MSE函数的影响大小和反演计算过程模型选择的次序, 按照确定的模型选择次序拟合, 两种薄膜反演计算的MSE函数相对初始MSE可下降35%和38%, 表明拟合过程模型选择合理物理意义明确。文中提供了一种判断薄膜物理模型中各因素对于薄膜光学常数分析作用大小的途径, 对于薄膜光学常数分析具有指导意义。
SiO2 薄膜 光学常数 界面层 折射率梯度 孔隙 表面层 SiO2 thin films optical constants intermix graded index pore overlayer 
红外与激光工程
2017, 46(9): 0921003
刘华松 1,2,*王利栓 1,2杨霄 1刘丹丹 1[ ... ]陈德应 2
作者单位
摘要
1 中国航天科工飞航技术研究院天津津航技术物理研究所天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
2 哈尔滨工业大学光电子技术研究所可调谐激光技术国防科技重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
氧化铪是高激光损伤阈值薄膜领域内一种重要的高折射率材料,其禁带宽度和Urbach带尾宽度直接影响到薄膜的吸收和激光损伤阈值。针对离子束溅射沉积法制备的氧化铪薄膜,以基板温度、离子束电压、离子束电流和氧气流量为主要制备参数,提出了基于正交实验的光学带隙调整方法,并采用Cody-Lorentz介电常数模型表征了薄膜的禁带宽度和带尾宽度。研究结果表明,当置信概率为90%时,在影响氧化铪薄膜禁带宽度的制备因素中,影响权重从大到小依次为基板温度、离子束电流和氧气流量,采用低基板温度、中等离子束电流和低氧气流量制备参数组合,可以获得高禁带宽度的氧化铪薄膜;对带尾宽度影响最大的制备参数是基板温度,其他参数影响不显著,在高基板温度下可以获得较低的带尾宽度,这表明氧化铪薄膜的无序度较低。
材料 氧化铪薄膜 离子束溅射 光学带隙 调整方法 
光学学报
2017, 37(2): 0231001
刘华松 1,2,*季一勤 1,2,3张锋 1刘丹丹 1[ ... ]程鑫彬 3
作者单位
摘要
1 中国航天科工飞航技术研究院天津津航技术物理研究所天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300192
2 哈尔滨工业大学光电子技术研究所, 黑龙江 哈尔滨 150080
3 同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所, 上海 200092
基于金属氧化物薄膜材料在中波红外波段应用的需求,研究了含水状态的TiO2、HfO2、Ta2O5和Y2O34种金属氧化物薄膜在中波红外波段内(2.5~5 μm)光学常数的色散特性。利用电子束蒸发沉积技术,在超光滑的硅表面制备了4种氧化物薄膜,基于洛仑兹振子介电常数色散模型,通过透射率光谱反演计算了4种氧化物薄膜的光学常数。研究结果表明:4种氧化物均有少量的水分子、羟基,水含量从少到多的薄膜依次为TiO2、HfO2、Ta2O5和Y2O3,在远离水吸收的位置,消光系数从小到大的薄膜分别为TiO2、HfO2、Ta2O5和Y2O3;在电子束蒸发沉积工艺条件下,为了降低水的影响,TiO2和HfO2是中红外波段较为理想的金属氧化物薄膜材料。
材料 金属氧化物薄膜 水分子 羟基 洛仑兹振子模型 光学常数 
光学学报
2014, 34(8): 0831003
作者单位
摘要
天津津航技术物理研究所,天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300192
建立非平行光入射多层膜的模型,给出了在圆形光束锥角入射时的薄膜特性表达式,对三类典型光学薄膜即多腔滤光片、非偏振分光薄膜和非偏振截止滤光薄膜的特性进行了数值实验。研究结果表明:随着光束入射锥角的增加,多腔滤光片的影响是中心波长向短波方向移动,透射率下降和通带形状退化;非偏振分光薄膜的s和p偏振透射率增加,宽带波纹度增加;非偏振截止滤光薄膜的通带透射率出现周期振荡,s偏振的通带波纹度大于p偏振,通带波纹度总体具有增加的趋势,过渡区的陡度具有变大的趋势。
薄膜 入射光锥角 透射率 锥角效应 
光学学报
2014, 34(1): 0131003
作者单位
摘要
1 天津津航技术物理研究所薄膜光学重点实验室, 天津 300192
2 钦州学院物理与材料科学学院, 广西 钦州 535000
离子束溅射(IBS)与电子束蒸发(EBE)是常用的SiO2薄膜制备方法。基于椭圆偏振法和全光谱拟合法,研究了离子束溅射和电子束蒸发两种工艺方法制备的SiO2薄膜的可见光与红外波段光学常数色散特性。在可见光波段的色散,SiO2薄膜的折射率均高于块体材料;在红外波段的色散,通过对特征吸收峰分析确定了SiO2薄膜的化学缺陷。研究结果表明:IBS SiO2薄膜的化学缺陷少于EBE SiO2薄膜,仅存在少量的H2O分子和Si-OH化学键,在EBE SiO2薄膜中,除这两种缺陷外还包含大量的Si-H化学键缺陷,说明EBE SiO2薄膜中的化学反应缺陷多于IBS SiO2薄膜,从而证明采用IBS工艺可有效控制SiO2薄膜的化学缺陷。
薄膜 离子束溅射 电子束蒸发 化学缺陷 
光学学报
2013, 33(10): 1031002

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