强激光与粒子束
2023, 35(10): 105004
1 中国科学技术大学国家示范性微电子学院,合肥 230026
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,苏州 215123
3 苏州纳维科技股份有限公司,苏州 215123
4 江苏第三代半导体研究院,苏州 215000
透明半导体铟锡氧化物(ITO)作为电极能够降低光导开关电极边缘电流集聚效应和提高脉冲激光的利用率。本文通过在ITO与GaN界面之间分别插入10 nm的Ti与TiN, 研究Ti、TiN对ITO与GaN欧姆接触性能的影响。I-V测试结果表明, 随着退火温度升高, 插入TiN的光导开关一直保持欧姆接触特性, 而插入Ti的光导开关由欧姆接触转变为肖特基接触。通过TEM测试发现, 当以Ti作为插入层时, ITO通过插入层向插入层与GaN的界面扩散, 在接触界面形成Ti的氧化物及空洞。透射光谱显示, 不同退火温度下插入Ti层的透过率均低于38.3%, 而以TiN作为插入层时透过率为38.8%~55.0%。因此含有TiN的光导开关具有更稳定的电学性能和更高的透过率, 这为GaN光导开关在高温高功率领域的应用提供了参考。
GaN光导开关 欧姆接触 GaN photoconductive semiconductor switch ITO ITO Ti Ti TiN TiN Ohmic contact
强激光与粒子束
2022, 34(9): 095018
强激光与粒子束
2022, 34(7): 075006
1 西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
2 西安理工大学理学院, 陕西 西安 710048
漏电流问题限制了传统半绝缘氮化镓光电导开关的高压应用。提出在半绝缘GaN∶Fe衬底(激光触发区)上增加n型外延层并在其中构造垂直双扩散场效应晶体管元胞阵列(电触发区),即在传统纵向光电导开关结构上引入了一个由栅压控制的反向pn结,利用空间电荷区对载流子的耗尽作用降低半绝缘材料的漏电流。器件建模仿真显示,电、光触发区能合理分担10 kV外加偏置电压,在相同的电场偏置强度下,器件的漏电流低于传统光电导开关两个数量级,而且在绝缘栅开通过程中电触发区偏压能快速转移到光触发区,使光触发区在更高的动态偏置电场下被激光脉冲触发,提高了激光能量利用率。此外,计算分析了激光参数与器件输出特性之间的关系,以进一步提高激光利用率。
光电子学 脉冲激光 光电导开关 激光能量利用率 氮化镓 漏电流 激光与光电子学进展
2019, 56(19): 192501
山东大学 晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
碳化硅作为第三代宽禁带半导体的核心材料之一, 相对于传统的硅和砷化镓等半导体材料, 具有禁带宽度大、载流子饱和迁移速度高, 热导率高、临界击穿、场强高等诸多优异的性质。基于这些优良的特性, 碳化硅材料是制备高温电子器件、高频大功率器件的理想材料。近年来在碳化硅材料生长和器件制备方面取得重大进展, 对碳化硅材料特性和生长方法进行回顾, 并研究了碳化硅光导开关偏压、触发能量、导通电流之间的关系, 以及开关失效情况下电极表面的损伤情况。
碳化硅 物理气相传输法 功率器件 光导开关 器件失效 silicon carbide physical vapor transport method power device photoconductive semiconductor switch device failure 强激光与粒子束
2019, 31(4): 040003
Author Affiliations
Abstract
1 Taiyuan Satellite Launch Center, Kelan 036300, China
2 College of Optoelectronic Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
Synchronization for multiple-pulse at nanosecond range shows a great value on the power multiplication and synchronous electric fields applications. Nanosecond or sub-ns jitter synchronization is essential for the improved working efficiency of the large amounts of pulse modules and accurate requirements for the power coherent combining applications. This paper presents a trigger generator based on a laser diodetriggered GaAs photoconductive semiconductor switch (PCSS) with low jitter and compact size characteristics. It avoids the high currents that are harmful to high-gain mode PCSSs. In the trigger circuit, a 200 pF capacitor is charged by a microsecond-scale 18 kV pulse and then discharged via the high-gain mode GaAs PCSS to trigger the high-power trigatron switch. When triggered by the ~10 ns pulse generated by the PCSS, the DC-charged trigatron can operate in the 20e35 kV range with 10 ns rise time and 1 ns delay-time jitter.
Pulsed power High power switches Synchronization Trigger generator Photoconductive semiconductor switch Matter and Radiation at Extremes
2018, 3(5): 256
1 日本长冈技术科学大学 极限能量密度中心, 新泻 长冈 940-2137
2 清华大学 电机工程与应用电子技术系, 北京 100084
全固态直线型变压器驱动源(LTD)是具有独特性能的新型高重频脉冲功率发生器。针对LTD的基础特性进行了较详细的实验研究。测量内容包括输出脉冲宽度与控制信号的关联、LTD模块上的信号延迟及其分散性,以及不同条件下LTD系统的能量效率分析。实验结果使我们对LTD取得了更加详细和深入的认识,同时为进一步改善和提高LTD脉冲功率发生器的技术水平提供了重要的参考数据。
脉冲功率 电力电子 感应叠加 半导体开关 直线型变压器驱动源 pulsed power power electronics inductive voltage adder semiconductor switch linear transformer driver 强激光与粒子束
2018, 30(4): 045001
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
为了实现光导开关以MHz重复频率运行,设计了通过延迟产生MHz序列重复频率触发光的分光系统。分光系统由多根类蜂窝状排布的光纤组成并分为数组,各组光纤长度不同以产生时间序列。进行了光纤分光系统的理论计算,设计了分组程序,获得了各根光纤的输出端能量占比,实现了光纤输出端的分组设计优化。计算结果表明:当分光系统半径与激光器焦斑之比增大时,分光系统效率增高,达到一定数值后,分光系统效率趋于稳定;当激光器焦斑大小不变时,光纤层数增大,分光系统效率变小;当触发光脉冲数不变时,在一定范围内,光纤层数增大,输出端激光能量的最大相对误差变小。实验结果表明:四脉冲10 MHz分光系统实现了周期为100 ns的4个光脉冲输出,输出端能量最大相对误差6.80%,系统效率为38.07%。
光导开关 分光系统 光纤 MHz MHz photoconductive semiconductor switch fiber splitter fiber 强激光与粒子束
2017, 29(10): 105004
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
研究了一种新型大功率激光脉冲二极管的输出特性, 该激光二极管主要用于触发工作在高增益模式下的砷化镓光导开关。研制了基于射频金属-氧化物半导体场效应管的激光二极管驱动电路, 可以为激光二极管提供上升沿、半高宽和峰值电流分别为4 ns,20 ns和130 A的脉冲驱动电流。研究了激光二极管输出的激光脉冲波形、能量、功率、光场分布等特性, 并在Blumlein传输线结构中, 研究了该大功率激光脉冲二极管的输出特性对工作于高增益模式下的光导开关的导通电阻、开关抖动等主要导通性能参数的影响规律。实验结果表明, 激光脉冲的能量和功率越大, 光斑面积越大、分布越均匀, 在相同偏置电压条件下, 光导开关的导通性能越好。
激光二极管 大功率 短脉冲 金属-氧化物半导体场效应管 光导开关 laser diode high power short pulse MOSFET photoconductive semiconductor switch 强激光与粒子束
2016, 28(9): 095003