1 中山大学光电材料与技术国家重点实验室，广东省显示材料与技术重点实验室，中山大学电子与信息工程学院，广东 广州 510275
2 复旦大学芯片与系统研究院，上海 200433
3 广东大湾区空天信息研究院，广东 广州 510700
4 深圳京鲁计算科学应用研究院，广东 深圳 518131
在中红外至太赫兹的电磁场长波谱段，二维范德瓦耳斯晶体石墨烯和α-MoO3能够分别支持等离极化激元和双曲声子极化激元，实现对长波电磁场的纳米尺度聚焦和调控。不同类型极化激元之间的杂化可以进一步丰富极化激元物理特性，为纳米尺度下的电磁场调控带来更多维度。为此开展了α-MoO3薄片和单层石墨烯异质叠层结构声子极化激元-等离极化激元杂化研究。在理论上通过求解二维光波导麦克斯韦波动方程，分析了α-MoO3/石墨烯异质叠层结构中声子极化激元-等离极化激元杂化激元波导模式的传播特性，计算了波导模式的色散关系，揭示了α-MoO3/石墨烯异质叠层结构特有的电磁场传输机制。在实验上通过干法转移制备了α-MoO3/单层石墨烯异质叠层结构，并采用散射式扫描近场光学显微镜对该异质结构的杂化极化激元特性进行了三维空间纳米光学成像表征，验证了理论结果。研究结果为计算范德瓦耳斯二维晶体叠层结构的杂化极化激元特性提供了定量模型，为研究二维晶体中不同类型的极化激元之间的相互作用及其机制提供了理论和实验参考。
材料 声子极化激元 等离极化激元 杂化极化激元 二维范德瓦耳斯晶体 异质叠层结构 散射式扫描近场光学显微镜
本文介绍了聚乙烯醇（PVA）衬底薄膜晶体管（TFT）的器件制备、电学性能分析和器件溶解特性的演示。该器件以高介电材料氧化铪（HfO2）作为绝缘层，铝掺杂氧化锌（AZO）作为有源层，铝作为栅极、源级与漏极。采用低温磁控溅射（PVD）法成功在PVA衬底上制备出高介电常数（高k ）绝缘层的薄膜晶体管，并基于该器件的绝缘层结构做了进一步优化：利用氧化铪（HfO2）氧化铝（Al2O3）的叠层结构作为绝缘层。结果表明相比于单层氧化铪绝缘层结构的TFT，叠层结构绝缘层的TFT器件性能更优，具有更低的漏电流、更高的开关比和较低的亚阈值摆幅，更适合作为聚乙烯醇衬底薄膜晶体管的绝缘层。“三明治”叠层结构绝缘层的器件开/关比达到2.5×106，阈值电压为10.6 V，亚阈值摆幅为0.53 V·dec-1，载流子迁移率为3.01 cm2·V-1·s-1。
光学 精密工程
2022, 30(14): 1749
华侨大学 信息科学与工程学院， 福建 厦门 361021
利用CsN3/Al/HAT-CN结构为电荷生成单元，实现了高性能叠层有机电致发光器件。制备了一组结构不同的黄绿双色叠层器件，通过器件性能分析阐明了CsN3/Al/HAT-CN中电荷产生和传输的过程；利用Alq3作发光层，制备了叠层器件T和单节器件S。叠层器件T的最大电流效率和最大功率效率分别为6.4 cd/A、2.3 lm/W；电流密度为20 mA/cm2时，叠层器件T的电流效率和亮度分别为5.3 cd/A、1 064.9 cd/m2，均约为单节器件S(2.7 cd/A、539.4 cd/m2)的2倍，这证明了CsN3/Al/HAT-CN可作为高效的电荷生成单元。通过研究叠层器件T的电致发光光谱和光强分布特性发现，器件T中无明显的微腔效应，其效率与亮度的提升是源自两个发光单元同时发光，而不是源自微腔效应。
电荷生成单元 叠层结构 电子注入势垒 朗伯分布 charge generation unit tandem structure electron injection barrier Lambertian distribution
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心, 北京 100083
基于分离的非对称大光腔结构,对激射波长为905 nm的外延叠层三有源区大功率脉冲半导体激光器的外延结构进行优化设计。通过优化近场光场模式、自由载流子吸收损耗、相邻发光区之间距离以及掺杂浓度分布等关键参数,提高了器件的脉冲峰值功率,降低了内损耗和远场垂直发散角。研制的1 mm腔长、100 μm条宽的三有源区大功率半导体激光器,经由150 ns脉宽和6.67 kHz重复频率的脉冲测试,在34.5 A脉冲电流强度驱动下实现了122 W的脉冲峰值功率输出。器件的斜率效率为3.54 W/A,单个发光区实现了折合91.75%的内量子效率和2.05 cm
-1的内损耗,水平方向和垂直方向上的半峰全宽远场发散角分别为7.8° 和 27.6°。
激光器 半导体激光器 脉冲激光器 外延叠层结构 结构设计 光学学报
2018, 38(10): 1014001
1 西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室, 陕西 西安710049
2 西安交通大学 微电子学院, 陕西 西安710049
基于半导体仿真软件Silvaco TCAD对薄膜晶体管(TFT)进行器件仿真, 并结合实验验证, 重点分析不同绝缘层材料及结构对TFT器件性能的影响。仿真及实验所用薄膜晶体管为底栅电极结构, 沟道层采用非晶IGZO材料, 绝缘层采用SiNx和HfO2多种不同组合的叠层结构。仿真及实验结果表明: 含有高k材料的栅绝缘层叠层结构较单一SiNx绝缘层结构的TFT性能更优; 对SiNx/HfO2/SiNx栅绝缘层叠层结构TFT, HfO2取40 nm较为合适; 对含有高k材料的3层和5层绝缘层叠层结构TFT, 各叠层厚度相同的对称结构TFT性能最优。本文通过仿真获得了TFT性能较优的器件结构参数, 对实际制备TFT器件具有指导作用。
半导体器件仿真 薄膜晶体管 绝缘层 氮化硅 二氧化铪 叠层结构 semiconductor device simulation thin film transistor insulation layer SiNx HfO2 overlapping structure
1 特种显示技术国家工程实验室 特种显示技术教育部重点实验室 省部共建现代显示技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学 光电技术研究院, 安徽 合肥 230009
3 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院, 安徽 合肥 230009
本文采用一种结构为Ag/MoO3/Ag的金属/氧化物/金属(M1/O/M2)叠层替代ITO作为OLED器件的阳极, 研究Ag/MoO3/Ag叠层结构变化对于OLED器件电极透过率、亮度、光谱等性能的影响。实验采用真空蒸镀方法制备了一系列器件, 器件结构为Ag/MoO3/Ag/MoO3(10 nm)/NPB(40 nm)/Alq3(60 nm)/LiF(1 nm)/Al(150 nm)。对比器件的电压-电流密度、电压-亮度、光谱特性等数据, 表明Ag/MoO3/Ag的结构为20/20/10(nm)时, 器件性能较好。在驱动电压为11 V时, 其亮度达到18 421 cd/m2, 电流效率为2.45 cd/A; 且因器件中存在微腔效应, 其EL光谱蓝移, 半高宽变窄。但考虑到530 nm处其电极透过率仅为17%, 所以经换算该器件实际发光亮度比ITO电极器件更高。该Ag/MoO3/Ag叠层阳极制作相对简单, 经优化后在顶发射和柔性OLED器件方面将具有一定的应用前景。
叠层结构 银 透明阳极 stack silver transparent anode OLED OLED
研制出一种应用于单铟柱结构的长/中波双色叠层碲镉汞 640×512焦平面 CMOS读出电路(ROIC)。根据单铟柱结构的双色叠层碲镉汞探测器实际应用需求, 读出电路设计了单色长波积分/读出、单色中波积分/读出、长/中波双色信号顺序积分/读出、长/中波双色信号分时多路积分(TDMI)/读出等四种工作模式可选功能。输入级单元电路分别采用长/中波信号注入管、复位管、积分电容及累积电容, 并分别采用读出开关缓冲输出。为提高读出电路的适应性, 各色信号通路分别设计了抗晕管以提高探测器的抗晕能力; 读出电路采用快照(Snapshot)积分模式, 单色积分时具有先积分后读出(ITR)/边积分边读出(IWR)可选功能; 当读出电路工作在单色或双色信号顺序模式时, 各色积分时间可调; 此外读出电路具有多种规格及任意开窗模式。该读出电路采用 0.35.m 2P4M标准 CMOS工艺, 工作电压 3.3 V。读出电路具有全芯片电注入测试功能, 测试结果表明, 在 77 K条件下, 读出电路的四种积分/读出模式工作正常, 单色信号输出摆幅达 2.3 V, 功耗典型值为 65 mW。
长/中波双色焦平面 单铟柱双色叠层结构 双色读出电路 时分多路积分 long/middle wave dual band focal plane array dual band read out integrated circuit time-division multiplexed integration one-indium-bump dual band MCT stacked
介绍了碲镉汞( MCT)双色红外焦平面探测器的研制背景, 及美、英、法等西方发达国家的发展现状。从读出电路(ROIC)设计角度出发, 重点阐述了上述 3个发达国家的碲镉汞双色焦平面器件结构类型和相应读出电路设计特点。最后介绍了国内昆明物理研究所在碲镉汞双色焦平面读出电路研究方面取得的进展。昆明物理研究所研制出两种碲镉汞双色焦平面读出电路, 一种是适用于双铟柱半平面器件结构的 128×128双色信号同步积分读出电路, 另外一种是适用于单铟柱叠层器件结构的 640×512双色信号 TDMI(时分多路积分)读出电路。两种读出电路芯片在 77 K条件下正常工作, 主要功能及性能指标与国外同类产品相当。
碲镉汞 双色焦平面 双铟柱半平面结构 单铟柱叠层结构 双色信号 同步积分 读出电路 MCT dual-band infrared focal plane array two-indium-bump and semi-planar MCT dual-band dete one-indium-bump and stack MCT dual-band detector simultaneous integration ROIC
1 上海大学机电工程与自动化学院, 上海 200072
2 上海大学新型显示技术及应用集成教育部重点实验室, 上海 200072
提出了一种利用Ag/Al电极作为叠层结构的连接层，有效调控白色有机电致发光器件（WOLEDs）的发射光谱和提高器件的发光效率的新方法。当连接层厚度从9 nm降到5 nm，白光区域内的色坐标从(0.27, 0.29)变化到(0.38, 0.31)。此外，通过调控任意色度的互补色（蓝黄）WOLEDs，成功地制备了色温从8009 K到4539 K的可以独立寻址的器件。最后，论文讨论了基于独立寻址实现色温可控的红绿蓝三基色WOLEDs的光电性能。
光学器件 白光有机电致发光二极管 叠层结构 色温 光学学报
2014, 34(10): 1023002
