Author Affiliations
Abstract
1 Department of Engineering “Enzo Ferrari”, University of Modena and Reggio Emilia, Modena 41125, Italy
2 Department of Information Engineering, University of Padova, Padova 35131, Italy
3 Department of Sciences and Methods for Engineering (DISMI), University of Modena and Reggio Emilia, Reggio Emilia 42122, Italy
4 EN & TECH Center, University of Modena and Reggio Emilia, Reggio Emilia 42122, Italy
5 Advanced Technologies and Micro Systems Department, Robert Bosch GmbH, Renningen 71272, Germany
Vertical GaN power MOSFET is a novel technology that offers great potential for power switching applications. Being still in an early development phase, vertical GaN devices are yet to be fully optimized and require careful studies to foster their development. In this work, we report on the physical insights into device performance improvements obtained during the development of vertical GaN-on-Si trench MOSFETs (TMOS’s) provided by TCAD simulations, enhancing the dependability of the adopted process optimization approaches. Specifically, two different TMOS devices are compared in terms of transfer-curve hysteresis (H) and subthreshold slope (SS), showing a ≈ 75% H reduction along with a ≈ 30% SS decrease. Simulations allow attributing the achieved improvements to a decrease in the border and interface traps, respectively. A sensitivity analysis is also carried out, allowing to quantify the additional trap density reduction required to minimize both figures of merit.
vertical GaN trench MOSFET SiO2 interface traps border traps hysteresis BTI 
Journal of Semiconductors
2024, 45(3): 032501
张思远 1,2张友昭 2李相伟 2,*张涛 1,**[ ... ]张书彦 2
作者单位
摘要
1 广州大学物理与材料科学学院,广东 广州 511442
2 东莞材料基因高等理工研究院,广东 东莞 523808
采用激光选区熔化(SLM)技术在H13模具钢顶部沉积了一种新型3D打印模具钢材料AM40,通过扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等方法,研究了热处理对AM40/H13双金属结构材料微观组织演变及其力学变形行为的影响。结果表明:沉积态AM40/H13双金属材料界面无裂纹缺陷,AM40侧呈现增材制造特有的Marangoni熔池特征,以及细小的胞状和柱状结构的马氏体组织,H13侧为粗大奥氏体组织,界面存在明显的组织不均匀性。经过1000 ℃淬火+560 ℃回火热处理后,熔池特征消失,H13侧形成均匀的板条马氏体,消除了界面晶粒尺寸和取向差的不均匀性,且界面处的元素扩散宽度增加60 μm。沉积态AM40/H13界面硬度为642 HV,高于AM40(529 HV)和H13(202 HV)。热处理消除了AM40/H13硬度的不均匀性,使整体平均硬度为480 HV。热处理后,AM40/H13双金属的抗拉强度从沉积态的644 MPa提高到1436 MPa,强度介于AM40和H13之间,断裂位置从沉积态的H13侧变为AM40侧,界面保持较高的强度和塑性。
激光技术 激光选区熔化 双金属结构 热处理 连接界面 微观组织 拉伸性能 
中国激光
2024, 51(16): 1602304
作者单位
摘要
1 上海大学微电子学院,上海 200072
2 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室,上海 201800
集成电路的生产主要依靠光刻技术为主的工艺体系,采用波长为13.5 nm光源的极紫外光刻是当前最先进的商用规模量产光刻技术,为集成电路的发展带来前所未有的进步。根据瑞利判据,为进一步提高分辨率,以波长6.X nm为光源的下一代“超越极紫外”光刻成为研究热点。多层膜反射镜是极紫外光刻机光学系统中的关键器件,其反射率和寿命决定光刻机的曝光效率与成像质量。综述了6.X nm多层膜的研究进展,对近年来6.X nm波段的极紫外光源以及多层膜的设计、制备和表征等方面进行了介绍和分析。重点阐述了6.X nm多层膜的界面优化方法,并讨论了多层膜在工程应用中的老化和性能衰减等问题,对面向未来商业应用的方向做出了展望。旨在为我国从事先进光刻等相关研究工作的学者、工程师等提供重要参考。
先进光刻 超越极紫外 多层膜 反射率 界面工程 
中国激光
2024, 51(7): 0701010
胡依凡 1滑羽璐 2冀婷 1,*石林林 2[ ... ]李国辉 2,**
作者单位
摘要
1 太原理工大学物理学院,山西 太原 030024
2 太原理工大学电子信息与光学工程学院,山西 太原 030024
通过在成本较低的活性层P3HT中引入少量在近红外波段有吸光能力的有机受体Y6制成倍增器件,Y6与P3HT发生分子间电荷转移,使得器件的响应波段拓展至1310 nm,在目前所报道的近红外倍增型有机光电探测器中具有明显优势。在空穴传输层与活性层之间引入原子级厚度的Al2O3,极大降低了器件的暗电流,将器件由只能反向偏压响应改善到能够正反双向偏压响应。Al2O3修饰后器件在860 nm处的外量子效率为800%,比探测率为5.6×1011 Jones;1310 nm处器件的外量子效率为80.4%,比探测率为5.13×1010 Jones。
探测器 分子间电荷转移 近红外波段 有机光电倍增探测器 双向偏压 界面修饰 
光学学报
2024, 44(4): 0404001
作者单位
摘要
中国科学院宁波材料技术与工程研究所,激光极端制造研究中心,浙江 宁波 315201
随着多材料激光增材制造科学与技术的不断进步,一体化制备极端使役性能的大物性差异材料与元件成为可能。但大物性差异多材料增材制造成形界面问题尤为突出。根据大物性差异多材料激光增材制造成形的进展,笔者聚焦大物性差异材料的界面问题和界面优化方法,分别以激光吸收率差异、热物性差异、界面生成脆性相分类阐述界面问题,同时在工艺优化、功能梯度设计、复合制造三个方面对界面优化方法进行总结,为实现大物性差异材料的高质量成形提供参考。同时,阐述了大物性差异多材料激光增材制造建模与仿真研究进展,以期通过宏观和介观尺度模拟指导大物性差异材料的激光增材制造成形参数优化。最后对多材料激光增材制造大物性差异材料的应用和共性科学问题及技术挑战进行了展望与思考。
激光技术 大物性差异材料 多材料激光增材制造 界面缺陷 界面优化 
中国激光
2024, 51(1): 0102003
张革 1,2崔云 1,2,*赵娇玲 1,2,**王涛 1,2赵元安 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室,上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室,上海 201800
以沉积在Si[100]基底的Mo/Si多层膜为例,通过透射电镜(TEM)测量了多层膜在不同倾转角度下的界面结构,并提取了多层膜的周期厚度以及单周期中Mo层和Si层的厚度。结果表明:样品沿α方向倾转时,Mo层和Si层的测量厚度几乎没有变化,但界面粗糙度增大,这是由于旋转时薄膜的厚度方向始终与电子束垂直,而电子束穿过的TEM样品厚度Z增大;样品沿β方向倾转时,由于倾转时样品截面与电子束不垂直,造成伪影严重,无法区分Mo层和Si层,多层膜的测量总厚度随倾转角的增大先增大后减小。此外,提出了样品沿β方向倾转后测量薄膜厚度的计算公式。对于较薄的薄膜,随着倾转角β的增大,测量厚度增大;对于较厚的薄膜,随着倾转角β的增大,测量厚度先增大后减小。薄膜厚度t0越小,沿β方向倾转后测量厚度的相对误差越大。当TEM样品厚度Z为10 nm时,沿β方向倾转后测量厚度的相对误差较小。
透射电镜 倾转角度 薄膜界面 膜层厚度 
光学学报
2024, 44(2): 0231001
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司第五十五研究所,南京2006
2 南京国兆光电科技有限公司,南京11100
基于移动产业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface,MIPI)协议提出了一种应用于显示驱动芯片数据接口的物理层电路。针对数据传输对速度要求越来越高的情况以及失调电压会使输出信号的占空比偏离50%,进而影响高速采样准确率的问题,采用多级放大器形式实现了高速通道设计,并利用可编程电流源进行失调电压的自适应校准,减小了失调电压在传输中带来的误差。电路使用SMIC 110 nm CMOS工艺进行设计。仿真结果表明,自适应校准可以使-30 mV~35 mV的输入失调电压降低到-1 mV~1.2 mV,单通道传输速率达到1.5 Gbps,实现了高速、高精度的数据传输效果。
移动产业处理器接口 显示驱动 高速接收 失调校准 mobile industry processor interface display drive high‑speed reception offset calibration 
光电子技术
2023, 43(4): 311
作者单位
摘要
中国计量大学 光学与电子科技学院,杭州310018
利用实验加仿真模拟的方法探究了纳米颗粒墨水中Cu含量(Cu/In+Ga,CGI)对铜铟镓硫硒(CIGSSe)太阳能电池性能的影响。首先,通过不同CGI墨水制备了CIGSSe太阳能电池器件,并对其吸收层进行了SEM,霍尔效应,以及拉曼光谱表征。表征结果表明:随着铜含量上升,吸收层晶体生长状况逐渐改善,且载流子浓度也逐步增大,但吸收层表面却存在越发明显的Cu2-xSe杂相。实验得出当吸收层的CGI为1.03时,器件的能量转换效率(PCE)最高,达10.09%。随后建立了对应的器件仿真模型,获得了具有不同CGI的CIGSSe器件的能量转换效率、器件能带与复合率分布情况,模拟结果表明:随着铜含量提高,载流子浓度上升,器件的开路电压有所提升,但当载流子浓度超过1018 cm-3时,吸收层表面出现了陡峭的能带弯曲现象,这增大了隧穿界面复合的发生,从而影响了器件的能量转换效率。因此,由实验与仿真模拟表明:制备CIGSSe薄膜太阳能电池时,有必要对Cu含量进行调控,从而达到促进晶体生长,减少界面复合,提升器件能量转换效率的目的。
铜铟镓硫硒 纳米颗粒墨水法 铜含量 仿真模拟 界面复合 CIGS nanoparticles ink method CGI analogue simulation interface recombination 
光电子技术
2023, 43(4): 298
作者单位
摘要
大连东软信息学院 智能与电子工程学院,大连 116023
随着教育信息化技术的发展,基于脑机接口技术的实验课程改革与实践依托混合式教学平台,开展传统课堂、在线课堂、虚拟仿真结合的“三堂联动”混合式教学多维引导学生发展,使不同层次学生都参与课程并有所收获。实验建设将基于学习产出的教育模式(OBE)引入课堂教学,通过趣味性实践教学培养学生创新意识,开展面向创新能力和实践能力培养的实验案例,构建教学质量的持续改进模式,旨在让学生在专业教学中实现知识获取、能力培养和价值塑造的终极目标。
脑机接口技术 混合式教学平台 思政教育 教学改革 brain computer interface hybrid teaching platform ideological and political education teaching reform 
实验科学与技术
2023, 21(6): 116
作者单位
摘要
青岛大学 物理科学学院, 青岛 266071
聚氧化乙烯(PEO)基固体电解质具有成本低、对锂稳定、易于大规模生产等优点, 是固态锂电池最有前途的固体电解质。然而, PEO对高压正极不稳定, 严重限制了其在高能量密度领域的应用。本研究在LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NCM)正极颗粒上部分包覆环化聚丙烯腈(cPAN)纳米层作为电子导电层, 在NCM/PEO界面上引入离子液体作为离子导电通道, 用以提高PEO与高压NCM正极的相容性。其中, cPAN层不仅在物理上隔离了PEO电解质与NCM正极的直接接触, 而且cPAN中具有非局域的sp2 π键, 有助于正极内部的电子传输。同时, 高离子电导率的离子液体的流动性较高, 可以充分润湿正极侧界面, 并在循环过程中分解为富LiF和Li3N的CEI层, 进一步限制PEO电解质的氧化分解。基于上述复合策略的固态NCM/Li电池可在0.1C (1C=0.18 A·g-1), 4.30 V截止电压下稳定循环100次, 且容量保持率可达85.3%。本研究通过表面包覆和界面修饰, 为提高PEO基电解质对高压正极的稳定性提供了可行方案。
聚氧化乙烯 环化 高电压正极 界面工程 固态锂电池 poly(ethylene oxide) cyclization high-voltage cathode interface engineering solid-state lithium battery 
无机材料学报
2023, 38(12): 1466

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