1 湖南大学材料科学与工程学院，湖南光电集成创新研究院，湖南 长沙 410082
2 诺视科技（苏州）有限公司，江苏 苏州 215011
基于发光二极管的显示技术在电视、电脑、手机等终端产品上获得了广泛应用。与传统液晶显示器和有机发光二极管屏幕相比，微型发光二极管（Micro-LED）显示器件在尺寸、性能、功耗、使用寿命等方面均具有显著优势。总结了Micro-LED全彩色显示的技术类别和产品应用场景，综述了实现Micro-LED全彩色显示的最新研究进展，包括巨量转移技术、色转换层集成技术和外延芯片单片集成技术，并进一步比较分析这些技术的优缺点，展望了Micro-LED全彩色显示技术的未来发展。
发光二极管 显示技术 单片集成 巨量转移 氮化镓 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0125001
中国电子科技集团公司第十三研究所，河北石家庄 050051
基于 0.25 μm SiC衬底的 GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺，根据有源器件的 Gmax和输出功率密度，选择末级功率器件尺寸并确定其最优阻抗；采用三级放大器，其栅宽比为 1:4:16，实现高功率增益和高效率；利用等 Q匹配技术，把偏置电路融入匹配电路中，实现简单、低损耗和宽带阻抗变换；借助电磁场寄生参数提取技术实现紧凑型芯片版图，尺寸为 2.8 mm×2.0 mm。测试结果表明，偏置条件漏极电压 UD=28 V、UG=-2.2 V，在 2~6 GHz频率范围内，功率放大器增益大于 24 dB，饱和输出功率大于 43 dBm，功率附加效率大于 45%，可广泛应用于电子对抗和电子围栏等领域。
紧凑 功率附加效率 宽带 增益 微波单片集成电路 compact Power Additional Efficiency(PAE) broadband gain Monolithic Microwave Integrated Circuit(MMIC) 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(8): 1054
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
2 南京大学现代工程与应用科学学院，江苏 南京 210093
3 中国卫星海上测控部，江苏 江阴 214431
4 中国人民解放军陆军工程大学通信工程学院，江苏 南京 210007
双波长激光器腔内模式竞争激烈，因此输出模式的稳定性是双波长激光器的关键参数。从降低双波长激光器中两个主模之间的功率差、提高边模抑制比出发，设计了集成反射区的两段式双波长分布反馈半导体激光器。利用传输矩阵法对激光器的光栅结构进行仿真，分析了反射区光栅对激光器的阈值、主模功率差等参数的影响。根据仿真优化的结果，制作了单片集成两段式双波长分布反馈半导体激光器芯片并进行了测试。测试结果表明两段式结构能够提高双波长激光器的稳定性和边模抑制比，减小两个主模的功率差。在稳定工作的情况下，两个主模功率差可达0.3 dB，边模抑制比大于35 dB。
激光器 双波长激光器 分布反馈半导体激光器 两段式激光器 光子集成 单片集成 光学学报
2023, 43(10): 1014002
1 厦门大学 航空航天学院，福建厦门3604
2 集美大学 海洋信息工程学院，福建厦门36101
在功率半导体市场中，绝缘栅双极型晶体管（Insulated gate bipolar transistor，IGBT）和碳化硅金属氧化物半导体场效应管（Silicon carbide metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，SiC MOSFET）具有出色的耐压性与频率特性，逐渐取代了传统的MOSFET。为了提高IGBT和SiC MOSFET驱动电路的可靠性，设计了一款光耦隔离式栅极驱动芯片，通过协同设计光探测器与驱动电路，从而实现单片集成。使用Silvaco软件对光探测器进行了仿真。仿真结果显示：光探测器对800 nm波长红外光的响应度约为0.277 A/W，-3 dB带宽约为90 MHz。进一步对光耦的光学结构进行优化设计，实现了控制端与后端高压驱动电路的有效隔离，从而解决了串扰问题。使用Maxchip 0.18 μm 40 V BCD工艺进行流片，并对封装芯片进行测试。在光源输入电流为10 mA、芯片供电电压为12~40 V、输入信号频率为20 kHz的测试条件下，芯片的传播延时仅为98 ns。
协同设计 单片集成 光耦隔离 低延时 collaborative design monolithic integration optocoupler isolation low delay 刘宇翔 1,2,3张瑞康 1,2,3王欢 1,2,3陆丹 1,2,3,*赵玲娟 1,2,3
1 中国科学院半导体研究所 材料重点实验室，北京 100083
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
3 低维半导体材料与器件北京市重点实验室，北京 100083
针对高速光采样、光频梳以及光通信系统应用，研制了1.5 μm波段高重频超短脉冲输出半导体锁模激光器。基于AlGaInAs/InP材料体系，采用两段式单片集成锁模结构，引入稀释波导结构，综合降低光限制因子、提升材料饱和能量、降低腔内损耗，从而降低有源区色散对脉冲的影响并提升脉冲峰值功率，最终在1.5 μm波段实现了重复频率24.3 GHz、脉冲宽度680 fs的亚皮秒光脉冲输出，脉冲光谱宽度为7.2 nm，脉冲峰值能量为525 mW。
半导体激光器 锁模激光器 单片集成 超短脉冲 稀释波导 Semiconductor lasers Mode-locked lasers Monolithic integrated circuit Ultra-short pulse Dilution waveguide
1 上海大学 材料科学与工程学院，上海 200072
2 中国科学院 苏州纳米技术与纳米仿生研究所 纳米器件与应用重点实验室，江苏 苏州 215123
3 苏州科技大学 电子与信息工程学院，江苏 苏州 215009
4 宁波天炬光电科技有限公司，浙江 宁波 315301
在使用LED作为照明光源的过程中，光场作为LED应用中的关键因素，一般使用二次光学系统进行调控。但是二次光学系统一般设计复杂、体积大、重量重，随着LED光学封装系统朝着小型化方向发展，二次光学系统的应用将会变得困难。结合软件仿真和实验验证探索了用于单片集成发光二极管(MI-LED)的一次光学透镜的光场调控功能。研究结果表明，仿真和实验LED光源的光场几乎重合一致，所设计的一次透镜将LED光源的光束角从120°调控到48°～72°范围内。与未加一次透镜的LED光源相比，加一次透镜的LED光源具有更高的光提取效率和更均匀的空间光色分布。
光场调控 单片集成发光二极管 一次光学透镜 封装 optical field regulation MI-LED primary optical lens encapsulation
设计了一种大面积、高响应度的硅基PIN探测器，PIN探测器的表面积为4.1 mm×13.8 mm，整体厚度为420 μm左右。PIN探测器的光敏面采用环形Al电极将光电流信号引出，通过在波长为860 nm的恒定激光光源下进行测试，其响应度为0.6 A/W。提出了一种全新的光电单片集成的可行性方法，即利用PIN探测器非光照区的本征I层面积，设计了一种与PIN探测器结构和工艺兼容的跨阻放大器，在保证了PIN探测器结构和性能没有发生改变的前提下，实现了PIN探测器和跨阻放大器的光电单片集成。最后在波长为860 nm、脉冲宽度为100 ns、工作频率为10 kHz的实际脉冲激光信号下对流片成功的PIN探测器和光电单片集成芯片的脉冲响应进行了对比测试。结果表明：在脉冲宽度基本没有发生变化的同时，光电单片集成芯片的脉冲电压信号相比于PIN探测器的脉冲光电流信号放大了1000倍，放大倍数和理论的跨阻阻值1000 Ω一致。该集成光电芯片应用在激光引信系统的激光接收模块中，通过光电单片集成可以提高PIN探测器上输出端信号的信噪比，增强系统的稳定性，同时也可以满足激光引信系统小型化发展的需要。
光电单片集成 PIN探测器 横向NPN三极管 跨阻放大器 photoelectric monolithic integration PIN detector horizontal NPN transistor transimpedance amplifier 红外与激光工程
2021, 50(9): 20210076
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
介绍了一款基于 InP材料的肖特基二极管的单片集成混频器, 其工作频率为 560 GHz。该混频器采用了一种新型薄膜混合传输结构, 基于某聚合物材料的无源结构的传输损耗降至14.4-15.5 Np/m。相比于基于传统石英介质基片和半导体介质基片的传输线, 传输损耗降低了一半以上。同时为了降低高频损耗, 提高电路效率, 二极管需采用亚微米结构, 结半径为 0.5 μm, 结电容为1.5 fF。无源结构和有源结构的同时优化使得该倍频器在 540~580 GHz的工作频带内, 变频损耗优于-8 dB, 回波损耗优于 10 dB。并且由于无源部分均采用创新的混合传输结构, 在保证单模传输的条件下增大了混频器电路整体的物理尺寸, 降低了腔体加工的工艺难度, 使得今后大于 1 THz信号低损耗平面传输成为可能。
肖特基势垒二极管 单片集成混频器 混合传输结构 Schottky barrier diode monolithic integrated mixer hybrid transmission structure 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(2): 189
