1 电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 611731
2 济宁科力光电产业有限责任公司，山东 济宁 272113
从非连续介质波导构造的光子双势垒模型出发，建立了光子的双势垒量子贯穿理论，给出了光子穿透双势垒的量子概率公式。同时从解析和数值仿真两个角度分别讨论了行波光子和隐失波光子产生共振穿透效应所需的物理条件，研究了光子穿透概率与双势垒的几何尺寸、波导填充介质的折射率以及光子频率之间的依赖关系。比较不同物理条件下的仿真曲线，概括其物理规律。尤为重要的是，当双势垒由截止波导构成时，频率或双势垒结构参数发生细微变化会对光子穿透概率产生极大的影响。基于这些物理规律，初步探讨了光子的量子共振隧穿效应在一些光学器件设计中的潜在应用，重点研究了其在激光测距技术中的原理设计。
量子光学 电磁波导 量子隧穿 光子双势垒 共振穿透 激光测距
江苏大学物理与电子工程学院，江苏 镇江 212013
最近阿秒钟实验中的隧穿延迟现象引起了人们对电子隧穿过程的非绝热性和隧穿时间的讨论。在强场条件下电子的隧穿延迟通常可以用Keldysh参数来预测，然而在少周期含包络正交偏振双色激光场作用下，Keldysh参数对隧穿延迟时间的预测与数值模拟结果不符，此时电子隧穿初始动量与隧穿过程中消耗的能量是影响隧穿延迟现象的重要因素。因此，有必要对上述激光场作用下两种因素对瞬时电离概率的影响进行讨论。通过改变正交偏振双色激光场强比以及相位差的方式，将它们对隧穿延迟时间的影响差异化，实现了对隧穿延迟时间的调控。最后，通过比较两者随电离时间的变化规律确定了少周期含包络正交双色激光场中隧穿耗能在隧穿延迟时间影响因素中的主导地位。这些发现有助于量化分析非绝热隧穿延迟时间，并为调控超快非绝热隧穿电离过程提供新思路。
非绝热隧穿电离 隧穿延迟时间 虚时间方法 电离初始动量 隧穿耗能 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0532001
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 北京大学物理学院人工微结构与介观物理国家重点实验室，北京 100871
2 量子物质协同创新中心，北京 100871
3 极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
超短激光脉冲的出现为人们研究原子分子内电子的超快动力学过程提供了重要的技术手段。强激光诱导原子分子的光电离过程是光诱导物理过程的基石，也是目前强场物理领域的前沿热点之一。本文重点综述了双波长圆偏振光场中分子电离动力学的研究进展。首先，介绍了研究强场分子电离动力学的半经典模型，给出了电离电子波包的相位和振幅分布。然后，介绍了利用双波长圆偏振光场测量H2分子和CO分子的电离动力学的研究，发现电离电子的振幅结构以及隧穿后电子受到的长程库仑势都会影响电子的动力学过程。此外，电子波包的相位结构也会包含在光电子的发射角中，这个初始相位编码了电子吸收光子而电离过程中的时域信息。最后，对新型阿秒钟在分子光电离过程中的应用进行了总结，并展望了未来复杂分子体系的应用前景。
原子分子物理学 强场光物理 隧道电离 多光子电离 分子半经典模型
江苏大学物理与电子工程学院，江苏镇江 212000
太赫兹技术被称为“改变未来世界十大技术之一”，对基础科学研究、国民经济发展和**建设具有重要意义，尤其在未来 6G通信方面举足轻重。太赫兹波源是整个太赫兹技术研究的基础，也是太赫兹应用系统的核心部件。近年来，共振隧穿二极管 (RTD)型太赫兹波源因体积小，质量轻，易于集成，室温工作，功耗低等特点受到广泛关注，为太赫兹波推广应用开辟了新的途径。通过文献分析，本文从器件材料技术、主要工艺及器件性能等方面对 InP基与 GaN基 RTD太赫兹振荡器的发展进行评述，并探讨了 InP基与 GaN基 RTD太赫兹振荡器件的研究方向。
共振隧穿二级管 太赫兹波源 磷化铟 氮化镓 Resonant Tunneling Diode terahertz source indium phosphide gallium nitride 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(5): 579
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Electronics and Communication Engineering, SRM University-AP, Andhra Pradesh, India
2 School of Engineering, University of Glasgow, Glasgow G12 8LT, UK
This article reports on the development of a simple two-step lithography process for double barrier quantum well (DBQW) InGaAs/AlAs resonant tunneling diode (RTD) on a semi-insulating indium phosphide (InP) substrate using an air-bridge technology. This approach minimizes processing steps, and therefore the processing time as well as the required resources. It is particularly suited for material qualification of new epitaxial layer designs. A DC performance comparison between the proposed process and the conventional process shows approximately the same results. We expect that this novel technique will aid in the recent and continuing rapid advances in RTD technology.
air-bridge indium phosphide microfabrication resonant tunneling diode Journal of Semiconductors
2023, 44(11): 114101
Author Affiliations
Abstract
Department of Electronics and Communication Engineering, SRM University-AP, Andhra Pradesh, India
This review article discusses the development of gallium arsenide (GaAs)-based resonant tunneling diodes (RTD) since the 1970s. To the best of my knowledge, this article is the first review of GaAs RTD technology which covers different epitaxial-structure design, fabrication techniques, and characterizations for various application areas. It is expected that the details presented here will help the readers to gain a perspective on the previous accomplishments, as well as have an outlook on the current trends and future developments in GaAs RTD research.
gallium arsenide microfabrication resonant tunneling devices Journal of Semiconductors
2023, 44(10): 103101
1 厦门理工学院 光电与通信工程学院， 福建 厦门 361024
2 北京大学 电子学院， 北京 100871
随着摩尔定律逼近极限，碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)被认为是5 nm以下CMOS晶体管的有力替代者。CNTFET具有准一维结构，栅极可有效控制导电沟道的导通/关断；同时，载流子在沟道内可实现近弹道输运，具有极高的迁移率。因此，CNTFET在低电压环境下，可提供较大的电流传输能力，为实现纳米级超大规模模拟/逻辑电路提供了解决方案。文章综述了CNTFET紧凑模型的发展现状，分析了现阶段面临的漏极电流精确模型、隧穿效应、寄生效应、多纳米管模型等存在的问题，重点探讨了针对这些问题的解决方案。最后对该紧凑模型未来的应用前景进行了讨论。
碳纳米管 漏极电流 隧穿效应 寄生效应 紧凑模型 CNTFET drain current tunneling effect parasitic effect compact model
江南大学物联网工程学院电子工程系物联网技术应用教育部工程研究中心，江苏 无锡 214122
本文在自支撑衬底上制备了P-I-N型GaN紫外探测器，测量并研究了其正向电流输运机制。结果表明，正向电压VF>2 V时，电子扩散电流才开始占主导。有效禁带宽度Eg~2.21 eV远低于理想值，这归因于可导位错引入的能带扰动；当1.35 V<VF<2 V时，理想因子n>2，表明电子缺陷辅助隧穿电流为主要电流分量。电流具有负温度系数，这主要是由电子被激发到能量更高的导带后其有效禁带宽度增大导致的；在VF <0.8 V和0.8 V<VF<1.35 V区间，电流-电压曲线为功率依赖关系，该行为与电子空间电荷限制机制一致。功率因子分别为8和4，由特征温度可得到两种不同的有效能带宽度，分别对应于两种指数衰减的缺陷态分布。
探测器 GaN探测器 P-I-N型 缺陷辅助隧穿 空间电荷限制电流 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2304002
浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
激光耦合隧道结器件是国际前沿研究热点，伴随产生的电磁场局域增强或光整流等效应在等离激元光镊、单分子成像、单光子光源等领域有着重要的应用价值。为了解隧道结中的光电相互作用和特性，首先利用反馈电沉积制备获得了固态隧道结纳米器件，然后测定了激光功率、偏置电压、偏振方向和调制频率与光电流的关系，并结合有限元法和时域有限差分方法进行理论仿真，讨论了器件中光电流的组分及相关效应。结果表明，器件局部热膨胀效应、热伏效应和热载流子效应为光电流产生的主要原因，而光整流效应因受限于激光峰值功率，其结果并不显著。这些发现可为固态隧道结器件中的光学调控以及在纳米尺度上研究激光调制电子隧穿过程提供参考。
光学器件 隧道结纳米器件 光电流 热效应 光整流效应 等离激元效应 中国激光
2023, 50(23): 2313001
