Author Affiliations
Abstract
1 School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China
2 Nanofabrication Facility, Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics, Chinese Academy of Sciences, Suzhou 215123, China
3 School of Nano-Tech and Nano-Bionics, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
This letter showcases the successful fabrication of an enhancement-mode (E-mode) buried p-channel GaN field-effect-transistor on a standard p-GaN/AlGaN/GaN-on-Si power HEMT substrate. The transistor exhibits a threshold voltage (VTH) of ?3.8 V, a maximum ON-state current (ION) of 1.12 mA/mm, and an impressive ION/IOFF ratio of 107. To achieve these remarkable results, an H plasma treatment was strategically applied to the gated p-GaN region, where a relatively thick GaN layer (i.e., 70 nm) was kept intact without aggressive gate recess. Through this treatment, the top portion of the GaN layer was converted to be hole-free, leaving only the bottom portion p-type and spatially separated from the etched GaN surface and gate-oxide/GaN interface. This approach allows for E-mode operation while retaining high-quality p-channel characteristics.
GaN pFET E-mode H plasma treatment ION/IOFF ratio Journal of Semiconductors
2023, 44(11): 112801
作为神经形态计算系统的基本组成单元, 人工突触器件在高性能并行计算、人工智能和自适应学习方面具有巨大的应用潜力。其中, 电解质栅突触晶体管(Electrolyte-gated synaptic transistors, EGSTs)以其沟道电导的可控性成为下一代神经形态器件被广泛研究的对象, 并用来模拟神经突触功能。EGSTs因双电层的快速自放电效应, 导致其存在长程塑性持续时间较短和沟道电导不易调控等问题。本研究采用水诱导的In2O3薄膜作为沟道材料, 以壳聚糖作为栅电解质材料, 制备了基于In2O3的EGSTs, 并对器件沟道层进行了氧等离子体处理。研究发现, 利用氧等离子体中的活性氧自由基在沟道层表面产生陷阱态, 使更多氢离子在电解质/沟道界面处被俘获, 器件性能表现为回滞窗口增大, 对EGSTs器件的长程塑性实现调控。基于双电层的静电耦合效应和电化学掺杂效应, 本研究利用EGSTs器件模拟了神经突触的兴奋性突触后电流(EPSC)、双脉冲易化(PPF)、短程塑性(STP)和长程塑性(LTP)等突触行为。同时, 基于该器件的EGSTs增强/抑制特性, 采用三层人工神经网络进行手写数字识别, 经过仿真训练后, 发现该器件可训练出较高的识别率(94.7%)。这些研究结果揭示: 表面等离子体处理是影响器件性能的一项关键技术, 并证明了该技术对调节EGSTs神经形态器件的突触功能具有较大的应用潜力。
电解质栅突触晶体管 突触塑性 等离子体处理 模式识别 electrolyte-gated synaptic transistor synaptic plasticity plasma treatment pattern recognition
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 光驰科技(上海)有限公司,上海 200444
高分子材料以其优异的性能,近年来得到了广泛的应用。以一种新型高分子材料环烯烃共聚物为基底,设计并研制了400~700 nm波段的减反射膜。根据薄膜热应力理论分析了材料特性,选择ZrO2作为黏结层,研究了等离子体处理时间对基底表面微观结构以及化学组成的影响。通过优化工艺参数和增加基底表面的活性,提高了基底与黏结层的结合力,再通过过渡层将黏结层与镀层结合,解决了薄膜与基底热膨胀系数不匹配的问题。采用镀后离子束轰击技术解决了恒温恒湿时的膜裂问题。测试结果表明,减反射膜在400~700 nm波段的平均反射率为0.117%,且具备良好的耐环境性能。
薄膜 光学薄膜 环烯烃共聚物 热应力 等离子体处理 离子束轰击 中国激光
2021, 48(24): 2403003
1 福州大学 平板显示技术国家地方联合工程实验室, 福建 福州 350102
2 福建工程学院 微电子技术研究中心, 福建 福州 350108
在冯·诺依曼架构陷入瓶颈的时代背景下, 受生物神经启发而演化的人工突触器件获得了广泛关注, 加速了人们迈向人工智能时代的脚步。本文通过在P型有机薄膜晶体管(OTFT)绝缘层SiO2表面进行等离子处理, 探究了界面处理引入羟基对OTFT突触性能的影响。具体对绝缘层不同等离子处理时长的OTFT进行了突触行为的模拟和对比, 包括兴奋性后突触后电流(EPSC)、双脉冲易化(PPF)、长程可塑性(LTP)等。突触特性的产生是由于等离子处理给半导体层/绝缘层界面引入的羟基对电子进行了捕获。而随着等离子处理时间的增加, 绝缘层表面更多的羟基使得OTFT表现出更强的记忆和保持能力、更高的线性度, 更有利于其在类脑学习、神经计算等方面的应用。
有机薄膜晶体管 人工突触 表面修饰 等离子处理 organic thin film transistor artificial synapse surface modification plasma treatment
强激光与粒子束
2021, 33(7): 071002
长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
为了进一步提高TiO2薄膜的光学特性和激光损伤阈值, 采用电子束蒸发技术在K9玻璃上沉积了单层TiO2薄膜, 并用Ar/O混合等离子体对样品进行后处理。通过研究薄膜光谱特性、表面缺陷密度、薄膜表面形貌、薄膜损伤阈值以及薄膜损伤形貌, 分析了等离子体后处理时间对TiO2薄膜激光损伤特性的影响。实验结果表明, 随着等离子体后处理时间的增加, 薄膜折射率及致密度提高, 物理厚度减少, 表面粗糙度下降, 表面缺陷密度先减少后增加; 在1 064 nm激光辐射下, TiO2薄膜的激光损伤阈值从未经等离子后处理的5.6 J/cm2提升至后处理20 min的9.65 J/cm2, 提升幅度高达72.3%, 因此能够更广泛更稳定地应用在激光器中。
TiO2薄膜 电子束蒸发 光学常数 等离子后处理 激光损伤阈值 TiO2 thin film electron beam evaporation optical constant plasma treatment laser damage threshold
1 长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学材料科学与工程学院, 吉林 长春 130022
采用Ar等离子体处理GaAs纳米线,通过光致发光测试研究了等离子体偏压功率对GaAs纳米线发光性能的影响。在不同测试温度和不同激发功率密度下,研究了发光光谱各个发光峰的来源和机制。研究结果表明:随着功率增加,GaAs自由激子发光逐渐消失,束缚激子发光强度先减小后增大;当功率增加到200 W时,出现施主-受主对(DAP)发光。通过对比不同样品在283 ℃下的发光光谱,得到了等离子体处理过程中GaAs纳米线的结构变化:当处理功率较小时,Ar等离子体在消除表面态的同时将空位缺陷引入GaAs中;当处理功率较大时,GaAs的晶体结构遭到破坏,形成施主类型的缺陷,出现DAP发光。
光谱学 GaAs纳米线 Ar等离子体处理 光致发光 缺陷 偏压功率
1 江苏大学 机械工程学院, 镇江 212013
2 常州市大型塑料件智能化制造重点实验室, 常州 213164
为了解决激光透射难以实现连接聚苯乙烯与钛的问题, 采用氧等离子体处理后的聚苯乙烯与经激光表面处理的薄钛进行了激光透射连接。建立了激光透射连接工艺参量的数学模型, 分析了工艺参量对连接强度的交互式影响, 得到了优化工艺参量。结果表明,经过处理后的聚苯乙烯与薄钛再进行激光连接时, 其连接强度从0.5MPa提高到6.0MPa以上, 有效解决了聚苯乙烯与钛的激光透射连接难题; 通过优化工艺参量可获得最优的工艺参量组合。该研究为此工艺的工业应用奠定了基础。
激光技术 工艺参量优化 激光透射连接 响应曲面法 氧等离子体处理 表面处理 钛 聚苯乙烯 laser technique process parameter optimization laser transmission bonding response surface method oxygen plasma treatment surface treatment titanium polystyrene