无结纳米管场效应晶体管(JLNT-FET)和反转模式纳米管场效应晶体管(IMNT-FET)因具有较好的驱动能力和对短沟道效应 (SCE) 卓越的抑制能力而被关注, 自热效应 (SHE)作为影响其电热性能的关键问题而被广泛研究。文章基于TCAD数值仿真, 通过对环境温度(TA)、接触热阻(Rtc)以及侧墙长度(LS)对体传导的JLNT-FET和表面传导的IMNT-FET的最大晶格温度(TLmax)、最大载流子温度(TCmax)、漏极电流(IDS)和栅极泄漏电流(IG)等器件参数影响的分析, 对比研究了JLNT-FET和IMNT-FET中传导机制对电热特性的影响。结果表明, 较高的TA、较大的Rtc及较小的LS, 都会加剧器件的声子散射, 导致严重的SHE。同时, 由于传导机制的差异, 体传导受界面散射和声子散射影响较小, JLNT-FET具有更好的电热特性。

热载流子弛豫过程中的能量损失是限制太阳能电池器件效率进一步提升的主要因素。近年来，研究人员提出基于热载流子能量利用的光伏器件概念，旨在热载流子弛豫到能带边缘之前将其能量收集利用。相较于传统半导体，钙钛矿材料具有更缓慢的热载流子弛豫速率，具备实现热载流子太阳能电池的潜力。首先介绍了热载流子太阳能电池的主要结构，总结了钙钛矿材料在热载流子弛豫过程和有效提取方面的研究进展，并探讨了目前合适的热载流子提取材料，最后对钙钛矿材料在热载流子太阳能电池中的发展方向进行了展望。

光热电效应是近年来涌现的一种新型的光电探测机制，具有可零偏压工作、宽谱响应、不受带隙限制的优点，在红外和太赫兹波段具有广阔的应用前景。随着纳米材料中热载流子的高效利用以及对室温长波探测需求的增加，光热电效应研究近年来发展迅速，涌现出一系列新材料和新型器件设计方法。在近年来已发表的光热电效应综述文章的基础上，本文重点对光热电效应的机理、仿真、材料相关参数测量方法、器件设计，以及探测性能近三年的进展进行了梳理和总结，希望能给相关领域的研究人员提供有益参考。

等离激元激发产生的热载流子可以有效驱动化学反应的发生，进而实现太阳能的高效利用。合理设计等离激元金属纳米结构是提高热载流子产生与注入效率，进而实现超宽光谱吸收和高效能量转换的有效途径。本课题组制备了具有高密度尖端的等离激元纳米海胆颗粒，并构建了金属半导体复合结构的光阳极，通过测试光阳极微反应区的光电流响应评估了热载流子的产生与注入效率。结果表明：纳米海胆结构具有优异的光电催化活性，其尖端处的大量热点促进了热载流子的产生，金属与半导体间丰富的界面接触增加了热载流子的注入机会。该设计为热载流子的高效激发与提取提供了参考。

研究了混合模式应力损伤对SiGe HBT器件直流电性能的影响,对比了混合模式损伤前后器件1/f噪声特性的变化。结果表明,在SiGe HBT器件中,混合模式损伤在Si/SiO2界面产生界面态缺陷Pb,导致小注入下基极电流增加;H原子对多晶硅晶界悬挂键的钝化作用引起中等注入区基极电流减小,导致电流增益增强。混合模式损伤缺陷位于硅禁带宽度内本征费米能级附近,虽然使基区SRH复合电流增加,却不会改变器件的低频噪声特性。

全面综述了先进金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的1/f噪声研究进展。界面态、器件结构、材料缺陷、量子效应等诸多因素均会影响1/f噪声。随着工艺尺寸的持续缩小和高k介质材料的应用,以及热载流子效应、辐照损伤等因素的影响,MOSFET的1/f噪声起源问题一直是学术界具有较大分歧和争议的课题。只有澄清了1/f噪声的真正物理起源,才能有效通过工艺加以改善,支撑设计应用。

热载流子能量耗散是太阳能电池效率损耗的主要来源之一。近年来,钙钛矿中的热载流子效应获得了研究人员的广泛关注。相比于传统半导体材料,钙钛矿具有较慢的热载流子冷却过程,有望利用这些热载流子,提高太阳能电池的能量转换效率,克服单结太阳能电池的Shockley-Queisser极限。本文主要阐述了近几年人们利用超快光谱技术在钙钛矿中观测到的热载流子弛豫现象,总结了其热载流子的动力学特性;对钙钛矿中各种体系中热载流子冷却的机理进行了梳理,并讨论了钙钛矿中热载流子的传输特性和抽取方法;最后对钙钛矿中的热载流子弛豫过程的调控和其热载流子太阳能电池中的应用发展进行了展望。

红外和太赫兹具有非常广阔的应用前景, 在光谱学、成像、无线通信和遥感等领域发挥着越来越重要的作用。但是, 由于红外、太赫兹波段的光子能量低, 相关的探测遇到很大困难, 所以实现高灵敏、高速和高稳定性的红外太赫兹探测是一个具有挑战性的工作。二维材料由于其高迁移率、带隙可调和表面悬挂键少等特点为红外太赫兹探测提供了新的机遇。基于光热载流子调控的二维材料红外、太赫兹探测器的发展方兴未艾。文中主要介绍了目前基于光热载流子调控的红外、太赫兹探测器的最新研究进展, 将从材料、器件结构、响应波段和响应机理等方面展开。

为提高热载流子高功率微波探测器的灵敏度和降低环境温度对探测器性能的影响，开展了液氮环境下的热载流子探测器研究。提出了局部使用可阀合金块的BJ-100型热载流子探测器制作工艺，增强了探测器的抗温度冲击能力。测试结果表明，探测器硅片焊接的结合力大于4.9 N，能够承受从常温到液氮的反复温度冲击。利用100 kW微波源开展了热载流子探测器在室温和液氮环境下的灵敏度测试实验，结果表明：探测器输出波形与肖特基二极管检波器输出波形一致；在保持偏置电流相同的条件下，相较于常温环境，探测器在液氮环境下的相对灵敏度提升约20倍，输出电压可达V级。

本文主要研究了搭桥晶粒（BG）多晶硅薄膜晶体管（TFT）在栅交流电应力下的退化行为和退化机制。在栅交流应力下，动态热载流子效应主导了器件的退化。器件退化只与栅脉冲下降沿有关。越快的下降沿带来越大的动态热载流子退化。比起普通多晶硅TFT，BG多晶硅TFT的热载流子退化大幅度减弱。通过选择性的掺杂注入BG线，沟道中形成的PN结在反向偏置时可以有效分担栅交流电应力带来的电压差，从而减弱动态热载子退化。辅以瞬态模拟结果，栅交流电应力下的退化机制被阐明。所有的测试结果都表明这种高性能高可靠性的BG多晶硅TFT在片上系统应用中具有很大的应用前景。