Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Wuhan 430074, China
2 Biomedical Engineering Department, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
3 RAYQUANT Technology Co., Ltd., Ezhou 436044, China
4 RAYSOLUTION Healthcare Co., Ltd., Hefei 230000, China
5 RAYMEASURE Technology Co., Ltd., Suzhou 215000, China
6 RAYCAN Technology Co., Ltd., Suzhou 215000, China
7 College of Computer Science and Software Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
Modern scintillator-based radiation detectors require silicon photomultipliers (SiPMs) with photon detection efficiency higher than 40% at 420 nm, possibly extended to the vacuum ultraviolet (VUV) region, single-photon time resolution (SPTR) < 100 ps, and dark count rate (DCR) < 150 kcps/mm2. To enable single-photon time stamping, digital electronics and sensitive microcells need to be integrated in the same CMOS substrate, with a readout frame rate higher than 5 MHz for arrays extending over a total area up to 4 mm × 4 mm. This is challenging due to the increasing doping concentrations at low CMOS scales, deep-level carrier generation in shallow trench isolation fabrication, and power consumption, among others. The advances at 350 and 110 nm CMOS nodes are benchmarked against available SiPMs obtained in CMOS and commercial customized technologies. The concept of digital multithreshold SiPMs with a single microcell readout is finally reported, proposing a possible direction toward fully digital scintillator-based radiation detectors.
silicon photomultiplier complementary metal-oxide semiconductor digital SiPM 
Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 020021
焦岗成 1宋德 1,2,*闫磊 1肖超 1[ ... ]陈卫军 1,2,**
作者单位
摘要
1 微光夜视技术重点实验室,陕西 西安 710065
2 长春理工大学物理学院,吉林 长春 130022
为获得高增益的电子轰击型CMOS(EBCMOS)成像器件,根据载流子输运理论,采用蒙特卡罗方法,研究了EBCMOS基底在不同掺杂方式和结构参数下的电荷收集效率。结果表明:当基底均匀掺杂时,减小掺杂浓度、降低基底厚度及缩小近贴距离可以有效提高电荷收集效率;当基底梯度掺杂时,减小重掺杂浓度区域的范围,可以有效提高电荷收集效率。仿真优化后器件的电荷收集效率最高可达到86.28%,为国产EBCMOS器件的研制提供了理论支撑。
光学器件 夜视技术 电子轰击型CMOS 电荷收集效率 梯度掺杂 
中国激光
2024, 51(2): 0210001
作者单位
摘要
西北工业大学 超高温结构复合材料国防科技重点实验室, 纤维增强轻质复合材料陕西省重点实验室, 西安 710072
新一代高超声速飞行器热端部件服役温度不断提高, 对表面防护涂层的相稳定性和抗烧蚀性能提出了更高的要求。本工作针对传统过渡金属氧化物ZrO2、HfO2涂层开展高熵化设计, 采用高温固相反应结合超音速大气等离子喷涂制备(Hf0.125Zr0.125Sm0.25Er0.25Y0.25)O2-δ(M1R3O)、(Hf0.2Zr0.2Sm0.2Er0.2Y0.2)O2-δ(M2R3O)、(Hf0.25Zr0.25- Sm0.167Er0.167Y0.167)O2-δ(M3R3O)三种高熵氧化物涂层, 探究稀土组元含量对高熵氧化物涂层的相结构演变规律、相稳定性以及抗烧蚀性能的影响。M2R3O涂层和M3R3O涂层呈现优异的相稳定性和抗烧蚀性能, 涂层经热流密度为2.38~2.40 MW/m2的氧-乙炔焰烧蚀后仍保持物相结构稳定, 未发生固溶体分解或析出稀土组元。其中M2R3O涂层循环烧蚀180 s后的质量烧蚀率与线烧蚀率分别为0.01 mg/s和-1.16 μm/s, 相比M1R3O涂层(0.09 mg/s、-1.34 μm/s)以及M3R3O涂层(0.02 mg/s、-4.51 μm/s), 分别降低了88.9%、13.4%以及50.0%、74.3%, 表现出最优异的抗烧蚀性能。M2R3O涂层的抗烧蚀性能优异归因于其兼具较高的熔点(>2200 ℃)和较低的热导率((1.07±0.09) W/(m·K)), 使其有效防护内部的SiC过渡层以及C/C复合材料免受氧化损伤, 避免了界面SiO2相形成所导致的界面开裂。
高熵陶瓷 过渡金属氧化物 热喷涂 热防护涂层 抗烧蚀 C/C复合材料 high-entropy ceramic transition metal oxide thermal spray thermal protection coating ablation resistance C/C composite 
无机材料学报
2023, 39(1): 61
Author Affiliations
Abstract
1 Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University, Moscow 119991, Russia
2 Faculty of Chemistry, Lomonosov Moscow State University, Moscow 119991, Russia
3 Institute for Advanced Brain Studies, Lomonosov Moscow State University, Moscow 119991, Russia
4 P. K. Anokhin Research Institute of Normal Physiology, Moscow 125315, Russia
Artificial synapses utilizing spike signals are essential elements of new generation brain-inspired computers. In this paper, we realize light-stimulated adaptive artificial synapse based on nanocrystalline zinc oxide film. The artificial synapse photoconductivity shows spike-type signal response, long and short-term memory (LTM and STM), STM-to-LTM transition and paired-pulse facilitation. It is also retaining the memory of previous exposures and demonstrates spike-frequency adaptation properties. A way to implement neurons with synaptic depression, tonic excitation, and delayed accelerating types of response under the influence of repetitive light signals is discussed. The developed artificial synapse is able to become a key element of neuromorphic chips and neuromorphic sensorics systems.
neuromorphic photonics synaptic adaptation spiking neuron neuromorphic computing optoelectronic synaptic devises nanocrystalline metal-oxide film 
Opto-Electronic Science
2023, 2(10): 230016
作者单位
摘要
1 南方电网科学研究院有限责任公司直流输电技术国家重点实验室, 广东广州 510663
2 云南电网有限责任公司电力科学研究院, 云南昆明 650000
针对现有的金属氧化物避雷器(Metal Oxide Arrester, MOA)红外图像故障检测方法存在识别精度低、检测速度较慢的问题, 提出一种基于改进 YOLOv3的 MOA红外图像故障检测方法。首先, 以 Darknet19网络代替 YOLOv3原始的 Darknet53网络, 并在特征学习时针对样本中不同 MOA长宽比例, 通过 K-means聚类算法对 MOA图像中的目标帧进行分析, 重新聚类样本中心锚点框, 得到合适的锚框数目和大小。最后, 利用改进 YOLOv3模型完成 MOA红外图像故障检测。实验结果表明, 改进的 YOLOv3模型识别精度达到 96.3%, 识别速度为 6.75 ms。
金属氧化物避雷器 深度学习 红外图像 K-means聚类 metal oxide arrester, YOLOv3, deep learning infrared image YOLOv3 K-means clustering 
红外技术
2023, 45(11): 1256
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Advanced Displays and Optoelectronics and Technologies, Department of Electronic and Computer Engineering, The Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong, China
Here we review two 300 °C metal–oxide (MO) thin-film transistor (TFT) technologies for the implementation of flexible electronic circuits and systems. Fluorination-enhanced TFTs for suppressing the variation and shift of turn-on voltage (VON), and dual-gate TFTs for acquiring sensor signals and modulating VON have been deployed to improve the robustness and performance of the systems in which they are deployed. Digital circuit building blocks based on fluorinated TFTs have been designed, fabricated, and characterized, which demonstrate the utility of the proposed low-temperature TFT technologies for implementing flexible electronic systems. The construction and characterization of an analog front-end system for the acquisition of bio-potential signals and an active-matrix sensor array for the acquisition of tactile images have been reported recently.
flexible electronics metal–oxide semiconductor thin-film transistor dual gate fluorination analog front-end system sensors 
Journal of Semiconductors
2023, 44(9): 091601
作者单位
摘要
1 1.北京理工大学 物理学院, 先进光电量子结构设计与测量教育部重点实验室, 北京 100081
2 2.北京理工大学 长三角研究院, 嘉兴 314019
忆阻器可以在单一器件上实现存储和计算功能, 成为打破冯·诺依曼瓶颈的核心电子元器件之一。它凭借独特的易失性/非易失性电阻特性, 可以很好地模拟大脑活动中的突触/神经元的功能。此外, 基于金属氧化物的忆阻器与传统的互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容, 受到了广泛关注。近年来, 研究提出了多种基于单介质层结构的金属氧化物忆阻器, 但仍然存在高低阻态不稳定、开关电压波动大和循环耐久性差等问题。在此基础上, 研究人员通过在金属氧化物忆阻器中引入双介质层成功优化了忆阻器的性能。本文首先详细介绍了氧化物双介质层忆阻器的优势, 阐述了氧化物双介质层忆阻器的阻变机理和设计思路, 并进一步介绍了氧化物双介质层忆阻器在神经形态计算中的应用。本文将为设计更高性能的氧化物双介质层忆阻器起到一定的启示作用。
忆阻器 突触 神经元 神经形态计算 双介质层金属氧化物 综述 memristor synapse neuron neuromorphic computing double dielectric layer metal-oxide review 
无机材料学报
2023, 38(4): 387
作者单位
摘要
清华大学材料学院,北京 100084
高镍正极材料是一类综合性能优越的锂离子电池正极材料,它不仅可以达到比传统钴酸锂更高的能量密度,而且成本更低、更加环保,在动力电池市场具有巨大优势。为了进一步降低储能器件成本来适应与日俱增的能源需求,开发无钴高镍正极材料成为新的研究焦点。本文从镍酸锂正极的本征性质出发,论述去钴化的可行性与无钴高镍正极的重点挑战,总结目前学界已有的实现策略,最后对无钴高镍正极的发展方向作出展望。
无钴 高镍正极 锂离子电池 过渡金属氧化物 cobalt-free high-nickel cathodes lithium-ion batteries transitional metal oxide 
硅酸盐学报
2023, 51(9): 2214
作者单位
摘要
东北师范大学 紫外光发射材料与技术教育部重点实验室,吉林 长春 130024
光谱烧孔型全息存储因高密度、抗干扰、低能耗的特点而具备了海量“冷数据”存储潜力。本文结合作者的科研经历,首先简要回顾了光谱烧孔的发展历程和存在瓶颈;随后基于等离激元光谱烧孔的基本原理,阐述了过渡金属氧化物/贵金属功能基元室温全息光谱烧孔的新思想;继而展示了作者在大面积全息盘片研制和小型化全息存储器开发方面的最新成果;最后对未来利用功能基元空间序构实现高密度频域全息光谱烧孔进行了展望。作者所在团队的系列工作开辟了高密度光存储的新方向,同时为发展过渡金属氧化物基高集成光电器件提供了有益的思路。
光谱烧孔 过渡金属氧化物 等离激元 全息存储 spectral hole-burning transition-metal-oxide plasmon holographic storage 
发光学报
2023, 44(7): 1123
作者单位
摘要
中国建筑材料科学研究总院有限公司, 北京 100024
氮氧化物是大气主要污染物之一, 选择性催化还原(SCR)是国内外工业锅炉(窑炉)烟气脱硝的主要技术途径。脱硝催化剂是SCR技术的核心, 近几十年来为人们所关注和广泛研究。金属氧化物催化剂材料来源广泛, 制备简单, 脱硝效率稳定, 在工业锅炉(窑炉)烟气脱硝中具有广阔的应用前景, 因而成为人们研究关注的重点。本文基于SCR烟气脱硝理论现状, 归纳了金属氧化物催化剂优化设计的关键与重要基础, 同时, 梳理了目前备受研究关注的钒基、锰基、铈基、铁基等四种典型金属氧化物催化剂的研究进展, 系统介绍了不同氧化物催化剂的脱硝机理、本质特征、元素改良、结构和形貌设计, 以及存在的问题等, 并展望了今后金属氧化物催化剂研究的发展趋势, 为今后工业锅炉(窑炉)烟气高效脱硝催化剂的研发提供参考借鉴。
氮氧化物 选择性催化还原 机理 烟气脱硝 金属氧化物 催化剂 nitrogen oxide selective catalytic reduction mechanism flue gas DeNOx metal oxide catalyst 
硅酸盐通报
2023, 42(2): 509

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