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
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
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
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院&新型纳米光电信息材料与器件湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
过渡金属硫族化合物及其范德华异质结在光电探测方面具有重要的应用前景。近年来，基于光电导效应、光诱导栅控效应、光伏效应、光-热电效应等机理的器件被提出并广泛研究。其中，基于光诱导栅控效应的过渡金属硫族化合物平面型光电器件因其与晶体管相近的器件结构、工艺兼容性以及较高的光电探测响应率而备受关注，然而往往存在响应速度慢、不施加栅压时暗电流大等缺点，制约了器件性能的进一步提升。因此，针对过渡金属硫族化合物光诱导栅控型光电器件，如何提高其响应速度、降低暗电流成为亟需解决的重要问题。该研究通过实验构建石墨烯/MoS2/h-BN/石墨烯垂直异质结构，在传统石墨烯/MoS2异质结中插入宽禁带h-BN势垒层以抑制器件暗电流，同时利用光照条件下光生载流子的FN隧穿效应提升器件的光电响应速度。该研究成功实现了皮安量级的暗电流以及相对较快的光电探测响应速度（响应时间约为0.3 s），相比于传统石墨烯/MoS2异质结器件（响应时间约为20 s）有近两个数量级的提升，同时验证了基于FN隧穿效应的范德华垂直异质结构对于增强光电探测性能的积极作用。
光电探测器 范德华垂直异质结 FN隧穿 MoS2 h-BN 石墨烯 photodetector van der Waals vertical heterostructure FN tunneling MoS2 h-BN graphene 红外与激光工程
2023, 52(6): 20230217
昆明理工大学 信息工程与自动化学院, 昆明650000
研发大功率、高能量、高效率且能在室温下稳定运行的太赫兹辐射源是太赫兹技术领域迫切需要解决的实际问题。基于瞬态光电流模型, 采用数值仿真方法研究了三色激光脉冲诱导液体介质产生太赫兹波的物理过程, 分析了相位差、强度比、波长以及脉宽对太赫兹辐射的影响。仿真结果表明: 二次谐波和三次谐波相对于基波的相位差、强度比、波长、脉宽等都对太赫兹电场有明显的影响。同时, 只有电离率随着激光电场振荡变化的隧穿电离机制才能产生瞬态光电流, 从而得到太赫兹辐射。
太赫兹波 飞秒激光 隧穿电离 液体等离子体 terahertz wave femtosecond laser tunneling ionization liquid plasma
青海黄河上游水电开发有限责任公司西安太阳能电力分公司，西安 710100
本文主要对低压化学气相沉积(LPCVD)法制备N型高效晶硅隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池工艺进行研究。分析LPCVD法制备隧穿氧化层及多晶硅层的影响因素，研究了不同氧化层厚度、多晶硅厚度及多晶硅层中P掺杂量对太阳能电池转换效率的影响。结果表明：当隧穿氧化层厚度在1.55 nm时，钝化效果最佳；多晶硅层厚度120 nm时Voc达到最高值；多晶硅层厚度在90 nm时Eff最高。当P掺杂量为3.0×1015 cm-2时可获得较高的Voc，原因是随着P掺杂量的增加，多晶硅层场钝化效果提高。
TOPCon电池 隧穿氧化层 多晶硅层 钝化 掺杂 TOPCon cell LPCVD LPCVD tunnel oxide layer polycrystalline silicon layer passivation doping
1 南京信息工程大学 自动化学院, 南京 210044
2 南京信息工程大学 物理与光电工程学院, 南京 210044
3 南京信息工程大学 江苏省大气与环境装备协同创新中心, 南京 210044
基于传输矩阵法(TMM)研究了可见光波与棱镜耦合的多层光学薄膜间的相互作用, 实现了一种由于共振隧穿导致的带通滤波器。计算得到了复合结构的透射谱线, 重点分析了棱镜间空气层厚度对滤波特性的影响。在横电(TE)波入射下, 通过优化计算得到目标颜色对应的几何参数。同反射模式下的颜色滤波器不同的是, 结构会透过一种特定的颜色并反射光谱的其余部分。优化后得到了红绿蓝(RGB)三色滤波器优化的结构参数,获得了100%高透射率的光谱输出。红色、绿色、蓝色对应的滤波器谐振波长分别为683 nm、517 nm 和 444 nm。
抑制全内反射 带通滤波器 共振隧穿 Frustrated total internal reflection Band-pass filter Resonant optical tunneling
