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
陕西科技大学电子信息与人工智能学院，陕西 西安 710021
采用Silvaco TCAD软件构建了立方氮化硼（cBN）基台面结构pin型光电探测器数值计算模型，采用控制变量法研究了n型、i型、p型cBN层材料掺杂浓度、厚度对探测器光电性能的影响，并利用器件物理相关理论对结果进行了分析与讨论。结果表明：p型cBN层掺杂浓度增大时，光电流、暗电流和内量子效率先增大后减小；i型层掺杂浓度增大时，暗电流减小；n型层掺杂浓度增大，光电流、内量子效率增加；光电流和内量子效率随着p层厚度的增大而减小，随着i层厚度的增加而增大；n层厚度越大，光电流越大。
探测器 cBN 光电流 暗电流 内量子效率 光学学报
2023, 43(20): 2004001
1 苏州大学物理科学与技术学院，江苏 苏州 215006
2 苏州大学东吴学院，江苏 苏州 215006
利用铁电薄膜的极化效应和金属微纳结构的表面等离激元非辐射衰减诱导的热电子，提高传统铁电薄膜材料的光电转换效率，在光伏、光催化和光电探测等领域中有广阔的应用前景。采用溶胶-凝胶法制备了大面积均匀的BiFeO3薄膜，并采用电子束热蒸发技术分别在其上下表面沉积Au纳米颗粒，形成了Au/BiFeO3复合薄膜结构。研究结果表明，相较纯BiFeO3薄膜，负载了Au纳米颗粒的复合薄膜在可见光区的吸收明显增强，进而其光电流密度也有所增加。此外，利用铁电薄膜的极化效应对其界面势垒进行调控，从而控制Au纳米颗粒中热电子和BiFeO3薄膜中光生载流子的转移，在两者的协同作用下，实现了对复合薄膜光电流极性的操控。
薄膜 铁电薄膜 表面等离激元 极化效应 热电子 光电流 光学学报
2022, 42(23): 2331001
采用两步水热法在导电玻璃(FTO)上制备了WO3/NiWO4复合薄膜。通过XRD, SEM表征了WO3/NiWO4复合薄膜的组成结构及微观形貌, 利用UV-Vis、光电流测试、光电催化测试和交流阻抗测试分析了WO3/NiWO4复合薄膜的光电性能。结果表明: WO3/NiWO4复合薄膜相较于WO3薄膜具有更好的光吸收特性、光电流密度和光电催化活性, 其中水热反应3h的WO3/NiWO4复合薄膜的光电化学性能最佳。WO3/NiWO4-3h在1.4V(vs.Ag/AgCl)时的光电流密度为1.94mA/cm2, 光电催化210min对亚甲基蓝溶液的降解效率为57.1%。交流阻抗图谱表明WO3/NiWO4薄膜的电荷转移电阻小于WO3薄膜, 光电化学性能更优。
复合薄膜 光电流 光电催化 WO3 WO3 NiWO4 NiWO4 composite film photocurrent photoelectrocatalysis
1 中国工程物理研究院 a.微系统与太赫兹研究中心, 四川成都 610200
2 b.电子工程研究所, 四川绵阳 621999
为获得 N型金属氧化物半导体( NMOS)器件在 γ射线辐照条件下的光电流特性, 采用激光模拟技术, 利用部分耗尽型绝缘体上硅 (PDSOI)工艺NMOS器件进行激光照射试验, 获得不同尺寸和拓扑结构器件在激光照射条件下光电流和激光入射能量之间的关系。利用 TCAD仿真工具进行器件的光电流仿真, 对比 TCAD仿真与激光模拟试验数据, 两组数据结果基本一致, 验证了激光模拟技术的可行性和准确性。通过与理论计算得到的光电流进行对比, 获得了理论计算与试验光电流之间的关系, 并由此得到器件寄生双极晶体管在激光照射条件下的放大倍数。
N型金属氧化物半导体器件 部分耗尽型绝缘体上硅 激光模拟 光电流 NMOS device Partial -Depleted Silicon On Insulator laser simulation photocurrent 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(2): 352
1 微光夜视技术重点实验室， 西安70065
2 长春理工大学 理学院， 长春1300
导电玻璃作为基底水热法生长了WO3纳米棒，通过电沉积法改变沉积Pt的时间（40 s，80 s，120 s），以WO3纳米棒为基底沉积得到不同的WO3/Pt复合薄膜样品。通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜等测试手段将WO3纳米棒薄膜和WO3/Pt复合薄膜样品进行表征。结果表明成功制备了WO3/Pt复合薄膜样品。漫反射结果显示WO3/Pt复合薄膜与WO3薄膜相比具有更强的光吸收。交流阻抗谱显示WO3/Pt复合薄膜与WO3纳米棒薄膜相比增强了电荷转移效率。利用光电流、光电催化对WO3/Pt复合薄膜进行光电性能测试，结果表明WO3/Pt复合薄膜相较于单一WO3薄膜光电流活性更高和光电催化活性更强，并且沉积时间为80 s的WO3/Pt复合薄膜显示最为优异的光电流和光电催化性能。同时，沉积时间为80 s的WO3/Pt复合薄膜的光电催化性能优于其光催化和电催化性能。
湖南师范大学物理与电子科学学院, 湖南 长沙 410081
利用光生伏特效应设计一种新型的光控双向栅极可控硅晶闸管(LDGSCR)防护器件,研究光照对静电放电(ESD)维持窗口的调控作用。使用光生电流来模拟光照控制ESD设计窗口的物理效应,实现一种光控器件的可控硅晶闸管(SCR)宏观模型。在1.5 V的电压模拟光照下,该模型的维持电流相比无光条件增加35 mA,表明使用光照来调整ESD的维持窗口可以降低被保护电路发生闩锁的风险。采用0.18 μm BCD工艺制造LDGSCR器件并进行测试,测试结果与模型仿真结果之间的最大误差仅为0.09 V和0.004 A。验证表明,该宏观模型可以消除传统耦合晶体管电路模型中存在的收敛性问题,极大减少开发光控SCR器件新型结构所需的时间和精力。
光电子学 光控器件 静电放电防护器件 光电流 维持窗口 紧凑宏观模型 光学学报
2021, 41(11): 1125001
