浙江大学光电科学与工程学院极端光学技术与仪器全国重点实验室，浙江 杭州 310027
等离激元隧道结是可以同时支持表面等离激元响应与电子隧穿效应的具有纳米尺度介质间隙的金属-绝缘体-金属结构。隧道结中电子、等离激元和光子等受到极强的约束并发生丰富的相互作用，这为在纳米尺度上研究和操控电子、光子，以及发展新一代纳米光电子器件提供了一个新的平台。本文综述了等离激元隧道结在等离激元激发/发光和等离激元/光子-电子转换中的应用。
表面等离激元 隧道结 电子隧穿 等离激元激发 光电转换 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0324001
1 电子科技大学, 基础与前沿研究院, 成都 610054
2 电子科技大学, 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 611731
本文针对激光雷达等中、远距离传感应用, 设计并制备了3结905 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)。通过PICS3D软件对多结VCSEL相邻有源区间距和P型分布布拉格反射镜(DBR)对数进行仿真计算, 设计了具有2λ的相邻有源区间距和14对P型DBR的3结VCSEL。在此基础上, 外延生长和制备了100单元3结905 nm VCSEL阵列, 单元氧化孔径为15 μm。在窄脉冲条件下(脉冲宽度 100 ns, 占空比 0.05%), 该阵列的最大峰值功率达到24.7 W, 峰值功率密度为182 W/mm2。
垂直腔面发射激光器 多结级联 金属有机物化学气相沉积 隧道结 驻波场 窄脉冲测试 vertical-cavity surface-emitting laser multi-diode cascade metal-organic chemical vapor deposition tunnel junction standing wave pattern narrow pulse measurement
南京邮电大学 电子与光学工程学院， 南京 210023
MoS2是一种具有特殊能带结构的二维半导体材料，当层数较少时，其带隙会随层数显著减小。因此，基于MoS2势垒层的磁性隧道结会展现出更丰富的物理特性。文章通过理论计算分别得到了单层、双层、三层以及五层MoS2势垒层磁性隧道结的温度偏压相图，研究了铁磁电极半交换劈裂能对相图特性的影响。计算结果表明: 单层和三层MoS2势垒层磁性隧道结适合应用于低温器件中。其中，单层MoS2势垒层磁性隧道结在高功率工作环境下具有优异的性能。双层MoS2势垒层磁性隧道结的优化区域位于室温和低偏压区，因此适用于信息存储领域。五层MoS2势垒层磁性隧道结可通过调节铁磁电极参数使其工作在较宽的功率范围内。上述研究结果为MoS2势垒层磁性隧道结的应用奠定了坚实的理论基础。
磁性隧道结 隧穿磁阻效应 二维材料 温度偏压相图 magnetic tunnel junction tunneling magnetoresistance MoS2 MoS2 twodimensional materials temperaturebias effect
红外与激光工程
2022, 51(5): 20210979
1 全球能源互联网研究院有限公司, 江苏 南京 210003
2 国家电网公司电力智能传感技术与应用联合实验室, 北京 102209
隧道结(TJ)是高压垂直多光伏电池(HVVMPC)的关键技术之一。开展了基于掺硅和掺碲AlGaAs/GaAs TJ制备的HVVMPC的性能对比研究。构建测试系统, 对两种器件在不同光功率和温度下的输出性能进行了比较研究, 分析得到两种器件的功率系数和温度系数, 结果表明掺Te的HVVMPC具有较高的效率。在此基础上, 还讨论了不同偏压下的串联电阻、不同掺杂浓度和亚电池厚度对HVVMPC外量子效率(EQE)的影响, 以及电流失配特性与温度的关系。基于相关分析和讨论, 为对包含更多子单元的HVVMPC进行优化提供了思路。
隧道结 掺杂Te 掺杂Si 高压垂直多光伏电池 tunnel junction Te-doped Si-doped HVVMPC
浙江大学光电科学与工程学院，现代光学仪器国家重点实验室，杭州 310027
表面等离激元是一种存在于金属(或掺杂半导体)-介质界面的电磁极化和振荡现象，可以显著增强纳米尺度光与物质的相互作用，在波导、生化传感、超快调制、探测以及非线性光学等领域具有重要应用前景。表面等离激元的激发主要采用受衍射极限限制的光学激发方式，通常需要棱镜、光栅等大尺寸光学元件的辅助，这极大限制了等离激元器件的小型化和片上高密度集成。通过将等离激元纳米结构和隧道结集成起来，低能量的隧穿电子可以直接激发该结构的等离激元模式，具有超小尺寸、超快调制速度等优点。本文将回顾基于电子隧穿效应的表面等离激元激发的研究历史，并着重介绍该领域的最新研究进展。
表面等离激元 隧道结 非弹性电子隧穿 光学天线 局域光学态密度 发光 波导 surface plasmon tunnel junction inelastic electron tunneling optical antenna local density of optical state light emission waveguiding
Author Affiliations
Abstract
1 School of Microelectronics, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
2 Department of Electrical and Computer Engineering, University of California San Diego, La Jolla, CA 92037, USA
3 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
The AlGaN-based deep ultraviolet (DUV) light-emitting diode (LED) is an alternative DUV light source to replace traditional mercury-based lamps. However, the state-of-the-art DUV LEDs currently exhibit poor wall-plug efficiency and low light output power, which seriously hinder their commercialization. In this work, we design and report a tunnel-junction-cascaded (TJC) DUV LED, which enables multiple radiative recombinations within the active regions. Therefore, the light output power of the TJC-DUV LEDs is more than doubled compared to the conventional DUV LED. Correspondingly, the wall-plug efficiency of the TJC-DUV LED is also significantly boosted by 25% at 60 mA.
deep ultraviolet LED tunnel junction wall-plug efficiency AlGaN Chinese Optics Letters
2021, 19(8): 082503
针对大功率隧道结半导体激光器因光学灾变损伤(COD)而导致输出光功率无法进 一步提高的问题,通过优化器件材料结构,提高了其COD阈 值.采用标准的半导体 激光器制作工艺,制作了发光区条宽为２００μm、腔长为９００μm的单隧道结半导体激光器. 在脉冲宽度为 ２００ns、重复频率为５kHz的室温下进行 测 试,器 件 峰 值 功 率 超 过 ７０ W,并 且 无 明 显 COD 现 象 发 生. 在 ２０A 工作电流下,器件峰值波长为９０７nm,光谱宽度为７nm,斜率效率为１．８８,接近相同工作电流下单有源层激光器的两倍.
大功率 单隧道结激光器 光学灾变损伤 材料结构 highＧpower single tunnel junction laser COD material structure
1 可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室，云南 昆明 650500
2 云南师范大学太阳能研究所, 云南 昆明 650500
3 托莱多大学物理与天文学系莱特光伏创新与商业化中心, 俄亥俄州, 托莱多市 43606
叠层结构是提高硅基薄膜太阳电池效率和稳定性的有效方法，其中子电池的电流匹配是提高叠层电池效率的关键，而中间层技术能有效地改善子电池电流的匹配情况。介绍了非晶硅/微晶硅叠层电池的中间反射层和隧道结的结构、特性及材料种类，结合两者的理论基础提出隧穿反射层的概念，分析其工作原理并给出了薄膜材料的选择原则和范围。隧穿反射层在叠层结构中不仅起到常规中间反射层的作用，解决电池内部的陷光问题，还可优化叠层太阳电池的隧道结，解决子电池对光生载流子的有效收集问题。
材料 叠层太阳电池 中间层 隧道结 电流匹配 隧穿反射层
长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室, 长春 130022
设计出了隧道结串联叠层半导体激光器结构，采用分子束外延进行激光器材料的外延生长，材料经过光刻、腐蚀、欧姆接触、解理、腔面镀高反射/减反射膜、焊装等工艺，制作成条宽200 μm、腔长800 μm 的半导体激光器。两隧道结激光器在脉冲宽度100 ns，重复频率10 kHz，30 A工作电流下输出功率达到80 W，峰值发射波长为905.6 nm，器件的阈值电流为0.8 A，水平和垂直方向的发散角分别为7.8°和25°。
高功率 应变量子阱 隧道结 半导体激光器 high power strained quantum well tunnel junction semiconductor lasers 强激光与粒子束
2013, 25(10): 2517
