2009年08期目次

专家论坛

  • 量子点超辐射发光管研究进展

    吕雪芹;王佐才;金鹏;王占国;

    简要回顾了超辐射发光管(SLD)的发展历史、量子点SLD的提出及优点,介绍了SLD的工作原理、器件结构及表征参数,详细分析了近年来国内外各研究小组在提高量子点SLD性能方面的研究进展。基于自组织量子点的尺寸非均匀分布特征、优化的有源区结构设计以及高的光学质量,量子点SLD目前的研究水平已远远超过量子阱SLD。例如,量子点SLD的输出光谱宽度可达到150nm以上,输出功率可达到百mW量级。简要介绍了SLD在光纤陀螺仪、光学相干断层成像术、光纤通信、宽带外腔可调谐激光器等方面的应用,讨论了量子点SLD研制中存在的问题、解决方法和发展趋势。量子点SLD在展宽光谱和提高输出功率上展示了巨大的潜力,它的成功有力地推动了其他宽增益谱器件的研制。

    2009年08期 v.46;No.v.46 449-456页 [查看摘要][在线阅读][下载 671K]
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纳米器件与技术

  • 基于量子元胞自动机容错反相器的设计

    张南生;蔡理;冯朝文;

    分析了由线、反相器、扇出、择多逻辑门等量子元胞自动机组成的基本电路在工艺制造过程中可能存在的故障,基于块择多逻辑门的冗余结构设计思想,设计出具有容错能力的量子元胞自动机反相器,最后利用QCADesigner软件对位于不同输入输出点的极化值进行了仿真研究和验证。结果表明,所设计的反相器结构对称,输入与输出方式多样性,对元胞位移故障和元胞缺陷故障具有较好的容错能力,这将对构成更复杂的大规模QCA集成电路容错的研究具有一定的借鉴意义。

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  • C波段60W GaAs大功率内匹配晶体管

    邱旭;李剑锋;崔玉兴;余若祺;张博闻;

    报道了一种采用内匹配技术制作的GaAs大功率晶体管。通过管芯的结构设计和工艺优化,进行了GaAs微波大栅宽芯片的研制;通过内匹配技术对HPFET(high performance FET)管芯进行阻抗匹配,实现了器件的大功率输出;通过提高栅-漏击穿电压、降低饱和压降等手段提高器件的功率和附加效率。经测试,当器件Vds=10V时,在5.3~5.7GHz频段输出功率P0≥47.8dBm(60.3W),功率附加效率PAE≥42.8%,其中在5.5GHz频率点,输出功率达到48dBm(63.1W),附加效率为46.8%。

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纳米材料与结构

  • 锯齿形石墨烯带(7-ZGNR)输运性质的研究

    颜浩然;霍新霞;王畅;TERENCE K.S.W;王利光;

    采用基于密度泛函方法的非平衡格林函数,对无限长锯齿形石墨烯带(7-ZGNR)的态密度和输运性质进行了理论计算和模拟。结果表明,此石墨烯带的电子输运系数和其态密度有关,波峰与波谷分别相对应。此外,输运曲线近似在费密能级两边对称。由于宽度只有10nm左右,石墨烯带受量子效应的影响,对不同本征能量的电子的输运系数呈整数变化,相应的电导呈现阶跃式变化,其值均为量子电导G0的整数倍。另外,给石墨烯带加以0~1.5V的偏压,计算I-V曲线。结果发现,此石墨烯带在0~1.5V内的I-V曲线接近于线性,考虑到其带隙值较小,因此可认为7-ZGNR是金属型的锯齿形石墨烯带。采用类似的方法,可以判定其他石墨烯带的输运性质。

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  • 外延GaN基薄膜表面应变演变RHEED分析

    郎佳红;秦福文;顾彪;章家岩;

    介绍了反射式高能电子衍射仪(RHEED)衍射原理以及半导体薄膜表面原子间距与其衍射图像间距成反比例关系。分析了采用ECR-PEMOCVD生长技术,在α-Al2O3衬底上低温外延GaN基薄膜(氮化层、缓冲层、外延层)工艺过程。通过对RHEED图像分析软件获取不同工艺过程中的外延薄膜衍射条纹间距的数据分析、计算、比较,得到薄膜表面衍射图像间距的大小,依据RHEED衍射图像与原子面间距之间的对应关系,分析薄膜表面的应变状态演变情况。分析计算结果表明生长20min氮化层、20min缓冲层的表面原子层处于压应变状态,而生长180min的AlN外延层,表面则处于完全弛豫状态。

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  • 单模微波水热控制合成PbS纳米晶

    廖学红;朱玉玲;

    以Pb(NO3)2、生物小分子L-半胱氨酸为原料,在室温下生成前驱体,然后采用单模微波水热法在150℃下反应1h,制备出四方形的PbS纳米晶,考察了Pb(NO3)2与L-半胱氨酸的物质的量比对产物形貌的影响。采用XRD和TEM对产物的结构和形貌进行了表征。结果表明,随着Pb2+与L-半胱氨酸的物质的量比增大,纳米PbS颗粒变小,四方形结构越来越明显。初步讨论了PbS纳米粒子的形成机理。形成机理可能为:首先L-半胱氨酸通过巯基直接和Pb2+结合形成白色前驱沉淀,然后该前驱沉淀在一定温度和时间内热分解形成四方形PbS纳米晶,增大L-半胱氨酸在前驱体中的比例,由于存在阻碍作用,导致PbS小晶粒不能快速聚集而结晶生长,而有利形成四方形的纳米PbS。

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MEMS器件与技术

  • Si微陀螺结构与接口电路的混合仿真

    兰靖;苑伟政;常洪龙;周志广;崔金强;

    为了快速有效地验证接口电路的可行性,对Si微陀螺建模方法及陀螺结构与接口电路的混合仿真方法进行了研究。在Si微陀螺动力学特性分析的基础上,利用硬件描述语言建立一种以低阶微分方程描述的Si微陀螺解析模型,该模型利用Si微陀螺运动特性来描述陀螺模态之间的耦合行为。利用该模型实现了陀螺结构与接口电路的快速混合仿真。对Si微陀螺自激控制环路进行分析制作了实验电路板,并对电路仿真结果进行了实验验证,测试结果与仿真结果趋势一致。实验表明,该方法能够快速有效地验证接口电路的可行性,为设计Si微陀螺接口电路提供了依据。

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  • 微射流驱动弯曲测试法测量微结构的弹性模量

    陈樟;苏伟;万敏;

    提出了一种新颖的用于测量微结构力学性能的弯曲测试法——微射流驱动的弯曲测试法(microjet-driving microbending test method,JDBT)。该方法利用气体微射流连续冲击微结构,使之发生弯曲变形,通过获取结构的尺寸参数和形变位移,并代入结构的变形公式,从而反解出材料的力学性能参量。利用动量定理推导了微射流作用力公式,对某型号石英摆片式加速度计的敏感结构进行了理论建模,并用COMSOL MULTIPHYSICS有限元软件对理论公式进行了修正,接着通过JDBT实验得到了不同流量下的结构位移,最后将结构尺寸和结构形变位移代入修正后的理论公式,从而得到了石英玻璃的弹性模量约为71GPa,比纳米压痕仪测试的结果要小14%左右,与文献中提到的结果吻合较好。

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显微、测量、微细加工技术与设备

  • 薄圆片石英晶体应力分布及谐振器力频实验

    罗兵;田文杰;邹淑芳;

    利用ANSYS有限元理论模型分析AT切石英晶体受沿x轴方向的对径力作用时晶片内的应力分布情况,并计算三电极位置处的应力变化比值。测试了三电极谐振器的基频振荡频率,并计算其相应的力频系数。通过比较ANSYS仿真分析的结果和实验所得结果,表明ANSYS仿真分析计算结果与实验结果基本一致,从而证明ANSYS仿真分析是可行的。因此,在同一晶体基片上设计谐振器时,可借助有限元分析手段,根据晶片内的应力分布情况,在有限空间范围内初步选择应力变化差异较大的位置设置电极,以此获得力频敏感特性显著的集成式石英晶体谐振器。

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  • 用于光刻装置的多光栅标记对准系统

    李运锋;王海江;韦学志;宋海军;

    提出了一种用于光刻装置的Si片-工件台对准系统。该对准系统采用多光栅对准标记,标记的每个方向有序排列着四个子光栅。对准时,单波长对准光束照射在标记上,各级衍射光以不同的衍射角反射出。通过空间滤波器,零级和高级衍射光被滤除,而±1级衍射光被保留并相干涉成像在参考光栅的表面。两个较大周期子光栅的对准信号用于对准标记的捕获和粗对准,两个较小周期子光栅的对准信号用于获得粗对准基础上的精确对准。由于该对准系统无须采用楔板组,与ATHENA对准技术相比,降低了制造成本,提高了工程的可实现性。

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微电子器件与技术

  • 宽带GaAs MMIC开关耦合器芯片设计

    刘文杰;吴洪江;高学邦;

    介绍了一种宽带开关耦合器芯片的研制。在GaAs pHEMT工艺平台上将宽带单刀双掷开关和兰格耦合器集成在一个芯片上,在实现二路功率分配功能的同时,还提供了在两个输出端口之间±90°相位切换的功能。该芯片频率范围覆盖6~18GHz,在整个频带内插入损耗<3.7dB,相位误差<14°,输入输出驻波比<1.8∶1。芯片尺寸1.5mm×3.0mm×0.1mm。详细描述了电路的设计流程,并提供最终的测试结果。该芯片具有频带宽、体积小、使用方便等特点,可应用于不同的微波系统。

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  • LTCC无源滤波器的研究现状及进展

    刘海文;郑伟;

    低温共烧陶瓷(LTCC)技术是实现微波组件小型化、轻量化、高性能和高可靠的有效方法。首先通过多芯片组件技术(MCM)引出了低温共烧陶瓷(LTCC)技术及其应用,接着介绍了LTCC无源滤波器的基本原理和设计方法,分析了目前国内外LTCC无源滤波器的研究概况,并列举了一些典型的应用,最后展望了LTCC无源滤波器的发展前景。基于LTCC的三维集成微波组件在雷达和通讯等技术领域具有广泛的应用前景。

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国际视点



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