设计了一种基于0.25 μm GaAs p-HEMT工艺的低插损6位数字衰减器。采用Pi型衰减结构与T型衰减结构级联的方式,实现低插入损耗和高衰减精度。采用相移补偿电路减小附加相移,采用幅度补偿电路提高衰减精度。仿真结果表明,在7~13 GHz范围内,该数字衰减器的RMS幅度误差小于0.5 dB,插入损耗小于5.6 dB,10 GHz时1 dB压缩点的输入功率约为29 dBm,附加相移为-7°~+6.5°,输入输出回波损耗小于-11 dB。芯片尺寸为2.50 mm×0.63 mm。

设计了一款应用于无源光网络(PON)的突发模式激光驱动器及其双环功率控制电路。提出一种电荷补偿和动态偏置电路, 减小了激光驱动器电流上升和下降时间, 提高了输出电流能力; 提出一种双环功率控制的反馈电路, 解决了平均功率和消光比随温度变化的问题。基于0.18 ?滋m RF CMOS工艺完成流片, 激光驱动器芯片面积为1 600 ?滋m×800 ?滋m。测试结果表明, 激光驱动器的输出偏置电流和调制电流分别可达90 mA。激光驱动器突发响应开启时间小于2 ns, 关断时间小于1 ns, 发送数据速率高达2.5 Gbit/s, 抖动大小为41 ps。激光驱动器输出平均光功率稳定性为±0.26 dB, 消光比稳定性为±1 dB。该激光驱动器满足了PON系统对激光器的输出功率和稳定性要求。

随着半导体制造步入1x nm技术节点时代，光刻机中的对焦控制精度需要达到几十纳米。在纳米精度范围内，硅片上的集成电路（IC）工艺显著影响调焦调平系统的测量精度。基于实际的调焦调平光学系统模型和三角法、叠栅条纹法测量原理，建立工艺相关性误差模型。研究表明，工艺相关性误差主要来源于测量光在光刻胶涂层内部的多次反射。选取3种光刻胶仿真分析发现，不同光刻胶的工艺相关性误差随光刻胶厚度的变化趋势相同，随测量光入射角（45°~85°）的增大而减小。在实验验证平台上分别测量7种工艺硅片，实验测量值与理论模型计算值差异统计平均值小于6 nm。结果表明，光刻机中调焦调平系统的测量光有必要采用大入射角度，同时提高光刻胶的涂胶均匀性，以减少工艺相关性误差。

采用0.35μm CMOS工艺设计并实现了一种新的应用于1.25Gb/s光纤通信接收机的高灵敏度、宽动态范围跨阻放大器电路。引入电流注入技术提高输入管跨导、优化噪声性能、提高灵敏度。自带直流反馈实现直流消除功能，同时采用自动增益控制机制，提高动态范围。仿真结果表明，该电路具有82.02dBΩ的跨阻增益、872.7MHz的带宽、23.74kHz的低频截止频率，输入等效噪声电流为4.08pA/Hz，最大输入光信号为+3dBm(2mA)，在3.3V的电源电压下，芯片功耗为43.4mW。

将全球卫星导航系统(GNSS)接收机用于手持移动设备必须降低正交二分频器等大功耗模块的功耗，因此，本文提出了工作于1 V电压以下的正交二分频器。使用提出的正交二分频器可使电路在各工艺角下高速稳定的工作，并大大降低模块的功耗。首先，介绍已有的高速二分频器。接着，计算了所提出结构的直流静态偏置，并对提出的锁存器进行小信号建模和分析。最后，根据小信号模型分析得到的条件和GNSS接收机的应用要求，设计了提出的低功耗结构。实验结果表明：提出的二分频器最高工作频率为6.55 GHz,最低可工作到0.25 GHz，消耗电流为0.8 mA,占用面积为0.014 4 mm2。提出的电路结构在0.13 μm CMOS工艺上实现，可稳定工作于1 V电压下，目前已成功应用于低功耗的移动GNSS接收机中。

双材料梁因其良好的热机械特性作为敏感部件被广泛用于热能传感器中.采用微电子工艺实现的双材料梁通常由金属和非金属作为主要功能材料构成，若两层材料之间粘附性差，则需加入一层粘附材料.根据材料力学热应力和弯拉组合理论，建立了用于分析具有中间粘附层的复合双材料(即三层材料)微悬臂梁的关于材料物理参数、结构尺寸与梁受热弯曲产生转角关系模型；利用此模型和工艺中常用材料，研究了三层材料微悬臂梁的材料选取、各层材料厚度匹配等优化设计问题.通过对像元仿真和对硅工艺制造的红外焦平面阵列(IRFPA)芯片进行测试，验证了模型的正确、合理和适用性.

对利用X 射线光刻制作大高宽比硬X 射线波带片的设计和制作工艺进行了研究。采用电子束光刻制作X射线光刻掩模,并利用X 射线光刻制作最终的硬X 射线波带片。采用对光刻胶结构加入支撑点的方法,大大提高了X 射线光刻制作硬X 射线波带片的高宽比。对所加入支撑点的布置策略进行了优化,使得支撑点所占的面积比例减小。所制作的波带片最外环宽度为200 nm,厚度为2.8 μm,具有优良的结构质量,预期可用于10 keV 到25 keV波段,并具有优于250 nm 的成像分辨率。

针对热机械光读出非制冷红外成像系统缺乏系统级噪声模型的问题,本文提出了一种光电耦合模型。此模型以光电耦合器件的模式体现了光读出非制冷红外系统的噪声隔离特性。基于此模型,文中将系统噪声划分为由焦平面阵列(FPA)引入的内部噪声和由于光读出系统引入的外部噪声。理论计算显示,系统的内部噪声对应的噪声等效温差(NETD)为5.94mK。实验结果显示,系统的外部噪声对应的NETD与系统的总噪声对应的NETD相当,为98mK。此结果说明,理论模型中对内部噪声影响的推断是合理的,且光读出成像系统的噪声主要源自外部噪声。

针对X射线透射光栅摄谱仪中的高线密度光栅,研究了采用电子束曝光和X射线曝光技术结合制作高线密度X射线透射光栅的工艺技术。首先利用电子束曝光和微电镀技术在镂空的薄膜上制备母光栅X射线掩模版,然后利用X射线曝光和微电镀技术小批量复制光栅。在国内首次完成了3333 lp/mm X射线透射光栅的研制,栅线宽度为150 nm,周期为300 nm,金吸收体厚度为500 nm。衍射效率标定的结果表明,该光栅的占空比合理、侧壁陡直,具有良好的色散特性,能够满足空间探测、同步辐射和变等离子诊断等多个领域的应用。

常压射频冷等离子体是近年来广受关注的一种新兴技术,在薄膜沉积方面已体现出其巨大潜力,但由于等离子体本身反应的复杂性,使其在薄膜沉积方面的机理至今尚未完全清楚.本文旨在从光谱分析的角度,研究常压射频冷等离子体TEOS工艺沉积二氧化硅薄膜.实验中我们检测到了Si和C-H的特征峰,表明二氧化硅是由TEOS在等离子体中分解而形成的.同时还研究了不同输入功率下Si和C-H的特征峰强度的变化情况,并发现其变化规律与生长速率有着很好的相似性.在温度为200℃的条件下所生成的SiO2薄膜的折射率在1.47-1.48的范围内.