1 1.山东大学 新一代半导体材料研究院, 晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
2 2.齐鲁工业大学(山东省科学院) 材料科学与工程学院, 济南 250353
相比于第一代和第二代半导体材料, 第三代半导体材料具有更高的击穿场强、电子饱和速率、热导率以及更宽的带隙, 更适用于制备高频、大功率、抗辐射、耐腐蚀的电子器件、光电子器件和发光器件。氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表之一, 是制作蓝绿激光、射频微波器件和电力电子器件的理想衬底材料, 在激光显示、5G通信、相控阵雷达、航空航天等领域具有广阔的应用前景。氢化物气相外延(Hydride vapor phase epitaxy, HVPE)方法因生长设备简单、生长条件温和和生长速度快而成为制备GaN晶体的主流方法。由于普遍使用石英反应器, HVPE法生长获得的非故意掺杂GaN不可避免地存在施主型杂质Si和O, 使其表现出n型半导体特性, 但载流子浓度高和导电率低限制了其在高频大功率器件中的应用。掺杂是改善半导体材料电学性能最普遍的方法, 通过掺杂不同掺杂剂可以获得不同类型的GaN单晶衬底, 提高其电化学特性, 从而满足市场应用的不同需求。本文介绍了GaN半导体晶体材料的基本结构和性质, 综述了近年来采用HVPE法生长高质量GaN晶体的主要研究进展; 对GaN的掺杂特性、掺杂剂类型、生长工艺以及掺杂原子对电学性能的影响进行了详细介绍。最后简述了HVPE法生长掺杂GaN单晶面临的挑战和机遇, 并展望了GaN单晶的未来发展前景。
氮化镓 氢化物气相外延 掺杂 晶体生长 综述 gallium nitride hydride vapor phase epitaxy doping crystal growth review
山东大学，新一代半导体材料研究院，晶体材料国家重点实验室，济南 250100
氮化铝(AlN)是直接带隙半导体，具有超宽禁带宽度(6.2 eV)、高热导率［3.2 W/(cm·K)］、高表面声波速率(VL= 10.13×105 cm/s，VT=6.3×105 cm/s)、高击穿场强和稳定的物理化学性能，是紫外/深紫外发光材料的理想衬底，由此制作的AlxGa1-xN材料，还可以实现200~365 nm波段内的连续发光；可以制作耐高压、耐高温、抗辐射和高频的电子器件，是具有巨大潜力的新一代半导体材料。本文介绍了物理气相传输法异质外延生长AlN单晶的原理，并从碳化硅(SiC)衬底上AlN单晶生长研究历程、AlN/SiC衬底生长AlN晶体以及偏晶向SiC衬底生长AlN晶体3个方面综述了SiC衬底上异质外延生长AlN晶体的研究进展。最后简述了SiC衬底上生长AlN单晶面临的挑战和机遇，展望了AlN材料的未来发展前景。
氮化铝单晶 碳化硅衬底 物理气相传输法 异质外延 aluminum nitride single crystal silicon carbide substrate physical phase transport heteroepitaxy
1 山东大学晶体材料国家重点实验室，新一代半导体材料研究院，济南 250100
2 齐鲁工业大学(山东省科学院)，材料科学与工程学院，济南 250353
宽禁带氮化镓(GaN)材料以其独特的性质和应用前景成为国内外研究的热点，高质量GaN单晶衬底的制备是获得性能优异的光电子器件和功率器件的基础。钠助熔剂法生长条件温和，易获得高质量、大尺寸的GaN单晶，是一种具有广阔商业化前景的GaN单晶生长方法。钠助熔剂法自20世纪90年代末期被发明以来，经过20多年的发展，钠助熔剂法生长的晶体在尺寸与质量上都取得了长足的进步。本文从晶体生长原理和关键工艺(籽晶选择、温度梯度以及添加剂)等方面综述了钠助熔剂法生长GaN单晶研究进展，并对其面临的挑战和未来发展趋势进行了展望。
氮化镓单晶 钠助熔剂法 原料比 温度梯度 添加剂 籽晶 gallium nitride single crystal sodium flux method raw material ratio temperature gradient additive seed crystal
山东大学 深圳研究院，新一代半导体材料研究院, 晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
在PVT法生长AlN晶体的过程中, 很难保持理想的热力学平衡状态, 不可避免地会产生晶体缺陷。高温退火技术对提高晶体完整性十分有效，受到了广泛关注。本工作在N2气氛环境下对PVT法生长的AlN晶片进行高温退火研究。为了评价退火前后AlN晶体的质量和结构变化情况, 进行了高分辨率X射线衍射(HRXRD)和拉曼光谱分析。通过室温光致发光(PL)和吸收光谱对AlN晶体的光学性质以及与杂质相关的带隙变化情况进行了表征。在1400~1800 ℃退火后, AlN晶体质量显著提高。1400 ℃退火后, (10-12)晶面的X射线摇摆曲线的半峰宽(FWHM)从104.04 arcsec减小到79.92 arcsec。随着退火温度升高, 吸收性能明显增强, 带隙增大, 说明高温退火处理有利于提高AlN晶体的质量。二次离子质谱(SIMS)结果表明, 退火过程降低了C杂质, 增加了AlN晶体的带隙, 这与光吸收结果一致。
高温退火技术 AlN晶体 C杂质 带隙 high temperature annealing technology AlN crystal C impurities bandgap
1 国家电网公司电力线通信应用技术实验室 北京智芯微电子科技有限公司，北京 102200
2 北京电科智芯科技有限公司，北京 100192
3 吉林大学仪器与电气工程学院，吉林 长春 130026
4 东北电力大学 电气工程学院，吉林 吉林 132012
5 吉林工程技术师范学院 量子信息技术交叉学科研究院，吉林 长春 130052
随着智能电网的快速发展，用于监视电网运行状况的测量设备大规模投入，其产生的海量运行图像等监视数据由于规模大、维度高、数据冗余等问题难以得到有效利用。为了进一步提高电力大数据的分析应用能力，文中提出一种基于深度学习的电网运行图像数据压缩方法，考虑电网图像监视数据在时序上的耦合关联，通过卷积神经网络对电网运行图像数据进行压缩，有效减少了电网运行图像数据的冗余度。与其他方法相比，基于卷积神经网络的图像数据压缩模型不依赖于人工的数据特征提取和工程经验，可以直接以电网中采集到的原始图像数据的灰度函数作为模型的输入，将数据的特征提取和分类合二为一，实现电网运行图像数据的高效、便捷压缩。通过仿真进行了文中所提方法有效性的验证，结果表明，与其他神经网络相比，所提方法在电网图像压缩效率及压缩精度中具有较强优势。
智能电网 深度学习 数据驱动 卷积神经网络 图像压缩 smart grid deep learning data-driven convolutional neural network image compression 红外与激光工程
2022, 51(12): 20220097
1 北京电科智芯科技有限公司，北京 100192
2 中国电力科学研究院有限公司 计量研究所，北京 100192
随着国网信息化建设，国家级、集团式网络安全威胁层出不穷，形成适合电网的量子级安全可靠通信技术解决方案尤为重要。文章从多终端量子密钥应用角度出发，提出了一种基于量子保密通信技术的手持抄表解决方案，实现技术升级换代。首先，从技术理论和应用领域，介绍分析了量子保密通信技术的现状及其与经典设施相结合的可行性；然后，以量子密钥管理系统为核心，设计实现了量子密钥安全存储和业务安全流程应用模型；最后，在搭建量子密钥分发整体环境的基础上，实现多终端量子密钥应用验证架构设计，验证了量子密钥业务应用流程，有效提升了系统的整体安全性。
量子保密通信 电力量子密管 接口设计 多终端应用 quantum private communication power quantum key management system interface design multi-terminal application
