一、半导体发光器件的负电容与高速调制（论文文献综述）
涂路奇[1]（2021）在《基于新型氧化铪基铁电薄膜的场效应晶体管电学和光电特性研究》文中研究表明近年来,物联网、云计算、光通信、人工智能等高科技领域对新型逻辑器件、存储芯片、光电子器件提出了更高的性能要求。氧化铪基铁电薄膜是一种全新的、与硅工艺平台完全兼容的铁电材料,具有良好的铁电性质和尺寸可塑性,有助于实现高性能的逻辑、存储以及光电子器件。目前,氧化铪基薄膜材料的铁电起源微观机理、极化翻转动力学等方面尚不十分清晰,基于该薄膜材料的器件设计仍处于起步阶段。因此,本论文主要围绕新型氧化铪基铁电薄膜的材料性质及其高性能光电子器件应用等关键科学问题开展相关研究工作。本论文主要研究了锆元素掺杂的氧化铪铁电薄膜的铁电性质及其物理机理,并基于该薄膜材料探索了极低亚阈值摆幅且无回滞的负电容场效应晶体管及其高灵敏光电响应机理。主要分为以下四个方面:1、利用原子层沉积方法制备高质量氧化铪基铁电薄膜,表征薄膜材料的晶相组分和微观晶体结构。选用原子层沉积方法制备大面积、高均匀性的锆元素掺杂氧化铪铁电薄膜,薄膜厚度为10 nm,通过X射线光电子能谱技术监测锆和铪元素比例为1:1。对有、无Ti N上电极的退火样品进行X射线衍射分析、相对介电常数测试以及高分辨透射电子显微镜表征,结果表明有Ti N上电极的退火样品具有更多的非中心对称正交相和更大的剩余极化。并结合晶体学对称性关系,总结了生长条件对氧化铪基铁电薄膜晶相组分的影响关系以及各晶相之间的演变规律。2、系统研究氧化铪基铁电薄膜电容器结构的电学特性,分析铁电极化翻转的物理机理。通过压电力显微镜和铁电测试仪表征氧化铪基铁电薄膜的压电回线、电滞回线、铁电畴翻转特性以及电容器结构的疲劳特性。在此基础上,表征氧化铪基铁电薄膜的热释电系数,发现薄膜的自发极化特性。此外,通过不同温度、不同频率的电流-电压曲线,深入了解该薄膜的铁电极化翻转动力学过程,为理解该薄膜材料的铁电极化起源提供了有力的实验依据。3、基于高性能氧化铪基铁电薄膜,设计和制备极低亚阈值摆幅且无回滞的铁电负电容场效应晶体管。设计和制备了金属-铁电-半导体、金属-铁电-绝缘层-半导体场效应晶体管,研究结果表明引入Al2O3绝缘层能够有效改善氧化铪基铁电薄膜和二维材料半导体层之间的界面特性,有效减小晶体管的电学回滞,并能够改善电容匹配关系,实现更低的亚阈值摆幅。根据金属-铁电-绝缘层-半导体场效应晶体管的转移特性曲线,计算得到室温下亚阈值摆幅最小值为17.64 m V/dec,平均值为45 m V/dec,且电学回滞几乎完全消除。4、通过photogating效应、铁电负电容效应、电压放大作用等多种机制的协同作用,实现负电容场效应晶体管的高灵敏光电探测功能。发现:将负电容场效应晶体管的工作电压设定为暗态时的阈值电压点,能够很好地抑制器件暗电流;在光照时,器件转移特性曲线的阈值电压点发生左移,利用二维材料的photogating效应和铁电负电容效应能够有效提高器件的光电流和光探测率。上述现象表明:暗态时利用铁电负电容效应的电压放大作用将沟道电子耗尽,有效抑制器件暗电流;光照时多层Mo S2吸收光子能量激发电子-空穴对,其中大量空穴被缺陷能级捕获而产生强的photogating作用,从而延长载流子寿命,提高光电导增益;同时利用铁电电容值的变化,降低半导体沟道表面势,使得更多电子能够越过沟道势垒,实现高的光响应率和光探测率。铁电负电容场效应晶体管的高灵敏光电响应机理可以广泛应用于低维半导体光电子器件中,为实现高性能光电探测器件提供新的思路和方法。
张书魁[2]（2021）在《二维半导体光电探测性能增强机理与器件研究》文中研究说明二维半导体以其独特的结构和优异的物理性能,成为近年来的研究热点。这些二维半导体包括二维层状材料、二维钙钛矿和二维纳米片等,它们的带隙涵盖了可见光到红外的光谱范围,在新型光电探测领域有着巨大的应用前景。如何充分利用光电转换机理,在器件性能和功能方面发挥二维半导体的优势,一直是研究人员重点关注的研究领域。迄今为止,基于二维半导体的光电探测器已有大量报道,但在它们得到实际应用之前还有很大的改进空间,存在不少问题:如由于厚度降低至原子级别导致光吸收效率低、容易受所处环境的影响导致光电性能不稳定、二维过渡金属硫化物光电场效应晶体管器件的光开关比低、暗电流高、响应速度慢等。本论文以解决这些问题为切入点,开展了增强二维半导体光电探测的理论和实验研究工作,目的是获得性能优异的二维材料光电探测器,主要研究内容及成果如下:1、研究了利用硒化镉（CdSe）量子点增强光吸收的二硫化钼（MoS2）高增益光电探测器。利用CdSe胶体量子点作为场效应晶体管的浮栅层,在photogating效应作用下,浮栅层能够调控二硫化钼沟道的载流子浓度,在光照时极大地增加了器件的光电流,获得非常高的增益。结果显示添加了量子点光敏层的器件光电流比原来MoS2光电晶体管的提高了3个数量级,响应率增强了4400倍。接着研究了量子点增强MoS2光电探测器的物理机制,探讨了量子点与MoS2之间的电荷转移和非辐射能量共振传输过程。最后还进一步研究了量子点对MoS2光电晶体管的增益效果与MoS2厚度的关系,发现随着MoS2的厚度增加,量子点的增益效果减弱。2、研究了二维锑化铟（InSb）纳米片光电探测器的光电性能,并利用铁电聚合物薄膜P（VDF-TrFE）的钝化作用,在铁电局域电场的调控下得到了高灵敏的二维InSb纳米片光电探测器。结果显示P（VDF-TrFE）铁电聚合物薄膜不仅能钝化二维InSb纳米片表面,还能通过极化向上的铁电局域电场增强二维InSb纳米片光电探测器的性能,使器件在零栅压下获得非常低的暗电流,提高了器件的灵敏度。二维InSb纳米片光电探测器对可见光到中红外显示了明显的光响应,4.3μm波长的响应率为14.9 AW-1。通过铁电薄膜将二维InSb光电探测器钝化,并利用外加栅压将P（VDF-TrFE）极化向上,器件的电流被抑制到3 nA,940 nm波长的响应率达到311.5 AW-1,探测率为9.8×109 Jones,响应速度仅2 ms。总之,本文研究了以过渡金属硫化物MoS2和传统中红外材料InSb纳米片为代表的二维材料在光电探测领域的应用,揭示了二维材料的光电增强的新机理,最后完成了器件的制备与性能的测试表征。本文的研究工作和成果,对于推动二维半导体光电探测器的实际应用具有重要的指导意义。
罗雨桑[3]（2021）在《基于硅衬底RGBY LED的可见光通信系统研发及器件特性适配技术研究》文中认为全频段通信是未来无线通信的发展主要方向之一。其中,基于LED的可见光通信（VLC）技术有望在较低成本和能耗下实现室内通信和照明的复用,且具有高安全性、无EM干扰、宽频带等优势。照明用多基色混合白光LED发射功率较高,调制信噪比高,且具有多个波长的独立调制信道,适用于高速VLC系统,但是存在如下困难和挑战:基于结电容、时间常数等简单参数的交流小信号模型不能充分反映LED的调制特性,导致VLC系统发射端电光调制性能无法被精确描述。由于LED阻抗和电光调制幅度随频率快速变化,使得其无法与现有的射频驱动电路直接适配。有鉴于此,本文主要利用国家LED工程中心先进的硅衬底Ga N四基色LED进行了以下关键技术研究和原型系统开发工作:（1）研究照明LED的直流和低频交流特性,包括正向压降、输出光功率、效率、中心波长随电流的变化。并基于LED的微观结构,构建出更为准确的LED的集总参数交流小信号模型。同时提出了基于结温理论的低频负电容模型。解决了LED交流参数表征和瞬时结温变化的估计问题,使得基于LED的VLC系统发射端性能得以被准确描述。（2）提出了一套基于阻抗校准的LED器件高频调制特性测试方法。利用网络分析仪等设备进行阻抗校准,实现了LED在任意驱动阻抗下的电光调制带宽的测量,对硅衬底照明LED器件的寄生参数和调制性能进行了相对全面的分析。解决了不同驱动阻抗下LED器件调制特性难以被精确测量的问题,同时验证了交流小信号模型的正确性。（3）设计了一套基于照明用硅衬底混合白光LED的VLC模拟前端。其中发射模块使用跨导放大器方案以驱动硅基LED器件,并设计有源模拟预均衡器对LED的频率响应进行补偿。接收电路采由PIN探测器与AGC放大器等组成。验证了硅衬底照明LED在实用环境下的调制性能。整个模拟前端可以在实际照明场景的发散光路下提供100MHz以上的可用带宽。（4）基于此模拟前端实现了两套完整系统,其中使用正交幅度调制（QAM）的实验系统用于测试最大比特速率,得到了700mm距离下单通道600Mbps的通信速率,验证了硅衬底LED和模拟收发电路在数字通信系统中的性能表现。使用正交频分复用（OFDM）调制的实验系统用于验证本文系统实际业务数据传输的正确性,基于LabVIEW实现了流畅的视频传输,验证了模拟前端在实际业务场景中的适配能力。
章燕[4]（2020）在《硅基氮化镓垂直结构LED通信芯片研究》文中进行了进一步梳理LED器件已经广泛用于通用照明、背光显示等传统领域,也逐渐向智能化应用融合。随着LED器件的不断发展,基于LED的可见光通信技术也成为了时下的研究热点。氮化镓作为第三代半导体材料,具有禁带宽度大,稳定性好,工作频率高等优势,成为支撑高速信息技术的关键材料。基于氮化镓材料的多量子阱LED器件具有发光、探测等功能,能够集发光器件和探测器件于一体,为可见光通信的发展提供新的方案。本文在垂直结构硅基氮化镓晶圆上设计了LED芯片,并利用无掩膜减薄刻蚀、紫外光刻、图形刻蚀、蒸镀电极和退火等工艺制备出硅基氮化镓垂直结构超薄LED芯片。垂直结构LED芯片具有功率大,光效高的优势,有利于通信系统中光信号的传输。本文利用扫描电镜、光学显微镜和原子力显微镜对制备好的LED芯片进行外部形貌表征。原子力显微镜测得芯片厚度为225nm,有效地抑制了芯片的侧向波导传输模式。同时,芯片底部的高反射金属银镜面也提升了LED光抽取效率。利用半导体参数仪等测试LED芯片的电流电压曲线、电容电压曲线、探测谱和EL谱曲线等光电特性,测试得出LED芯片的发光谱与探测谱有25nm的重叠区。基于垂直结构超薄LED芯片的发光谱与探测谱有重叠现象,搭建片外光通信系统。LED芯片作为发光器件时,外部探测器接收,通信速率可达10Mbps;LED芯片作光探测器件时,接收外部光源信号速率可达5Mbps;当LED芯片在发射光信号的同时,接收外界光源发出的信号,在LED芯片上产生两种不同频率信号的叠加,验证了氮化镓多量子阱LED芯片在发光同时能够探测的现象,为全双工通信提供芯片基础。
王鹏辉[5]（2020）在《GaN紫外μ-LED的制备与信号传输特性的研究》文中提出第三代半导体材料为半导体产业做出了不可估量的贡献,而其中GaN基材料则承担了主要角色,无论是纯粹的AlN、GaN、InN还是由它们掺杂而成的合金材料皆属于GaN基材料,其发光范围可从紫外波段的200nm到红外波段1770 nm,禁带宽度则是在0.7e V～6.2e V之间连续可调,GaN基材料现在已经广泛应用在照明、光通信、光电探测以及功率器件等诸多领域。作为第三代半导体材料典型代表的GaN,由于其具有优异性能的光电特性,尤其是在发光二极管、激光器方面的应用受到了人们的广泛关注。近年来紫外光的应用不断得到拓展,在净化、杀菌、消毒、防伪检测、医疗诊断等方面具有巨大的市场价值。相较于汞灯,GaN紫外μ-LED发光波段更加窄,避免了光能浪费的现象,并且具有无毒无害,寿命长等优势。因此,近紫外波段的GaN基光电器件的研究成为了半导体材料研究的热点。本文主要介绍了近紫外波段硅基GaN基微发光二极管的制备工艺过程和信号传输特性测试分析。利用商用的硅基GaN基外延片通过微纳加工工艺设计并制备了圆盘状微腔的紫外微发光二极管,利用光学显微镜以及扫描电子显微镜对器件进行了形貌表征。器件最终制备成功后,利用电致发光光谱测试系统、3d B带宽测试系统、眼图测试系统以及半导体参数仪等仪器对器件进行了测试并进行分析,电致发光光谱测试系统测试结果显示器件具有不错的发光特性,在10m A的注入电流下,其峰值波长中心为398 nm,半高宽为10.2 nm,3d B带宽和眼图等信号传输测试系统则表明器件的信号传输质量良好,噪声容限大,信号失真小,具有不错的信号传输特性。我们设计并制备的硅衬底GaN基紫外μ-LED在具有不错的发光特性和信号传输特性下,证明其在照明、信号传输等领域都具有广阔的应用前景。
王钥[6]（2020）在《基于氮化物的发光二极管通信性能的研究》文中认为随着移动数据,视频流量的井喷式增长,传统无线通信技术显露出了其固有的弊端,可见光通信技术作为一种互补通信技术逐渐受到人们的关注。在可见光通信领域,半导体二级管器件的制备一直备受人们的关注,因为采用半导体加工工艺制备出的二级管器件的性能好坏决定了可见光通信系统的性能优劣。因此,对于半导体器件的理论仿真是制备器件之前必不可少的步骤,通过理论器件结构参数的仿真,我们可以以最低的成本寻找到最优的器件结构参数,同时降低器件制备的生产周期。本文采用Rsoft软件模拟仿真了300μm长,10μm宽直波导加半圆形结构的波导器件的光传输效率,得出半圆形结构的最优半径为8μm,且光在此种波导结构中的理论传输效率可达96%。另外,本文还仿真模拟了分支波导与耦合波导结构,仿真结果表明:在波导结构长宽值相同的情况下,分支波导的光传输效率要高于耦合波导的耦合效率;分支波导的光传输效率与波导的弯曲程度成反比;耦合波导的耦合效率与耦合波导的长度成正比,同波导间耦合距离成反比。一般而言,可见光通信系统的各部分都是离散的,独立的,这不利于信号传输的准确性与可靠性。本文基于半导体硅以及Ga N等材料的优良物理化学性质,通过半导体加工工艺制备了集光源、波导和接收器于一体的片上光子集成系统,通过扫描电子显微镜显示该制备系统结构完好,外表平整。除此之外,我们还测量了所制备器件的伏安特性曲线,电压与电容特性曲线,电致发光谱以及探测响应谱以及通信性能,实验数据表明,该器件开启电压较小,为1.12V;在小于700k的扫描频率下会出现负电容现象;发光谱与探测谱在430-450nm的范围内重叠,表明该器件在重叠波长范围内,既可以作为发送端,也可以作为接收端,可实现双工通信;片上光子集成系统的通信速率可达100kbps。
李佳平[7]（2020）在《面向短波长通信的GaN微腔激光器》文中提出近二十年来,芯片之间的通信以及整个处理器系统与存储系统之间的通信已经成为影响系统性能的限制因素,而集成光子学能够以低功耗大带宽,解决片上通信、片上互联以及片外通信的发展瓶颈。然而要实现光子集成系统首先要解决的就是片上光源。而Ga N基宽禁带半导体激光器,尤其是Ga N回音壁（WGM）激光是利用光学全反射将光有效的束缚在腔体内,光学损耗极其微弱,具有高品质因子和低阈值的激光特性,是实现片上通信理想的片上光源,一直是光电器件研究领域的热点之一。本论文主要从激光的Q值,激光模式,激光辐射方向,激光光场能量分布等方面来研究Ga N WGM紫外激光。为了实现高Q值低阈值的单模Ga N紫外激光,我们利用微纳加工工艺设计并制备直径为4.98)侧壁带周期光栅的Ga N悬浮微盘激光器,侧壁的环形光栅类似于DBR光栅,能够对激光的模式进行选模,在室温下通过光泵浦激光实验,获得了单模高Q值的紫外WGM激光。另外光与物质相互作用过程中,控制微腔能量自发辐射以及微腔内外的光场分布是非常重要的。为了控制激光的辐射方向以及微腔的能量分布,我们通过微纳加工手段设计并制备了圆盘带狭缝的Ga N悬浮微盘激光器。与传统的WGM模式相比,带垂直狭缝的微盘结构能够将微腔的相当一部分能量集中在空气狭缝中,非常有利于提高微腔与物质相互作用效率,这对于实现高灵敏度的传感器是很有帮助的。此外,垂直狭缝结构能够改变微腔中的光路,获得高质量激光的定向发射,而且定向发射激光可以提高收集效率,促进电子器件和光子器件的集成。在此基础上,我们还尝试性进行了电泵浦光电器件的研究。利用微纳加工工艺设计并制备了不同尺寸的微Ga N发光二极管（-LED）。通过测试电致发光光谱发现,小尺寸-LED的单位面积发光强度要比大尺寸-LED的单位强度要强,因此可以在Si基Ga N平台上实现高效表面发射器件。此外,我还进行电泵浦Ga N基激光器的尝试研究,利用微纳加工工艺设计并制备了直径758)“车轮”状悬空Ga N基微腔LED,通过电泵浦驱动的方式获得了蓝光波段的输出。与未悬空器件性能进行了对比分析,发现悬空之后的器件发光半高宽变窄,发光效率提高,虽然湿法悬空刻蚀工艺使器件电极的欧姆接触受到影响,影响了电学性能,但仍然证明了有一定的腔体效应存在。论文首先研究了光泵浦微腔的激光性能,然后进一步从提高微腔增益,降低损耗的角度尝试进行了电泵浦微腔激光器研究,本论文的研究为微腔激光器的设计和制备提供重要的技术支持,对于设计新型的Ga N基WGM激光器有重要意义。
苏凯[8]（2020）在《高性能CVD金刚石核探测器及相关电子器件研究》文中研究表明金刚石作为超宽禁带半导体材料,具有超强的抗辐照特性、皮秒级的超快时间响应、极高的热导率、极高的击穿场强,使其成为下一代强辐射场核探测器的理想材料。随着化学气相淀积（CVD）合成金刚石技术的发展,CVD金刚石核探测器在高能粒子探测、强辐照高温环境探测、脉冲场探测等多种应用场合表现出明显优于传统硅基核探测器的性能。金刚石核探测器研究的一个关键问题,是金刚石核探测器的性能不一致性巨大且机理尚不明确,高性能金刚石核探测器的占比很低,在最关键的参数电荷收集效率（CCE）、能量分辨率、电流-电压特性上体现的最为明显,这严重制约了金刚石核探测器的技术进步。除此以外,随着金刚石辐照成像探测需求的增加,迫切需要开发出全集成金刚石像素阵列核探测器,以充分发挥金刚石抗辐照能力强、响应快的优势,这需要在相关金刚石电子器件方面进行持续的研究。目前,国内研制出的金刚石核探测器的性能指标与国外的研究结果还有较大的差距,上升空间巨大,更是迫切需要在基础研究、材料生长、结构优化、制作工艺、机理分析等方面进行更深入的研究,从根本上改善国产金刚石核探测器性能明显落后于国际水平的研究现状。基于上述研究现状,本论文对核探测器的探测原理深入分析,针对金刚石核探测器工作的四个过程,即核辐射的能量沉积、电子空穴对的产生、非平衡载流子的输运、电子空穴对的收集,明确了载流子的输运与收集是制约金刚石核探测器的关键过程。从金刚石材料表征分析、高质量金刚石材料生长、新型核探测器结构、材料特性与性能的相关性方面,利用α粒子与X射线源开展研究并设计制作了高性能金刚石核探测器,同时,研究了与像素阵列核探测器相适应的相关金刚石电子器件。具体的研究内容以及成果如下:1、提出了面向核探测器应用的金刚石材料表征分析方法,实现了高纯高质量CVD单晶材料的生长。根据Type IIa型CVD单晶金刚石多样品的材料表征分析结果和α粒子能谱特性,提出了一种面向高性能CVD金刚石核探测器的材料筛选表征方案,其中PL谱对于杂质种类和含量的探测最为灵敏。基于该研究结果,发展了高质量高纯CVD金刚石生长工艺,采用生长衬底择优选择法、表面H2/O2等离子体刻蚀法一定程度上的降低了外延CVD层的位错密度,提高了结晶质量,XRD（004）面摇摆曲线半高宽仅为46.3 arcsec。利用9N氢气生长工艺、慢速生长法、高压强法抑制等离子球对石英窗口的刻蚀,大幅度的降低了CVD单晶金刚石的杂质含量,室温下的PL光谱结果表明,采用该生长工艺得到的CVD单晶金刚石没有发现任何杂质峰,材料杂质含量接近元素六“电子级”单晶质量。2、在国际上首次提出了一种金刚石表面终端调制核探测器结构,实现了国际一流的电荷收集性能。基于高纯“电子级”CVD单晶金刚石,通过氢等离子体在金刚石表面形成氢终端并与Au结合形成电极,利用RIE刻蚀形成了氧终端绝缘区。通过I-V测试表明该器件实现了优良的欧姆接触特性,当器件的电场强度为1 V/μm时,暗电流仅为7.46×10-13 A/mm2。得益于优良的电极界面特性,该器件对α粒子的能谱特性表明,电子与空穴的CCE展示了高度的一致性,器件对电子和空穴的CCE分别为98.6%与99.01%,对电子和空穴的能量分辨率分别为1.04%与0.76%。同时,脉冲电子束的测试结果表明,器件具有超快的时间响应,仅为347.4 ps。以上结果表明,该器件可以应用于带电粒子谱测量以及高速脉冲甄别。3、揭示了影响金刚石核探测器CCE性能的各种材料特性的作用。通过研究了不同杂质浓度、不同位错密度以及不同厚度的非故意掺杂的Type IIa型CVD单晶金刚石核探测器对α粒子能谱特性,并结合FTIR、XRD、Raman、PL和SIMS分析结果,发现限制金刚石核探测器CCE性能的主要因素是金刚石中的杂质,当氮杂质浓度从5 ppb增大到170 ppb,CCE将从98.7%降低到3.3%,而位错作为典型的晶格缺陷,当位错密度在106～107 cm-2量级时,其影响较小。同时,在我们所测试的厚度范围内（200μm～500μm）单纯地减薄金刚石晶体并不是获得高性能金刚石核探测器的好方法。而且,通过改进CVD单晶金刚石生长工艺,降低材料的杂质含量以及位错密度可以有效的提高金刚石核探测器的CCE。基于“电子级”CVD多晶金刚石核探测器对α粒子的能谱结果表明,多晶金刚石核探测器的电荷收集效率最大值受晶粒尺寸的最大值限制,不能进行有效的能量分辨,无法进行带电粒子能量鉴别。4、实现了CVD金刚石的高增益X射线探测。基于“电子级”金刚石材料,研究了工作于电流模式下的氢氧终端CVD单晶金刚石核探测器对剂量率为0.108～6.157Gy/min的稳态X射线的电流响应。结果表明,由于优良的欧姆接触以及体材料特性,载流子电荷再注入效应增大了探测器对X射线响应的电流增益与特征灵敏度,同时由于抑制了界面的陷阱效应,获得了接近于1的（35）指数,器件在200V（0.66 V/μm）偏压下器件的增益、SNR、特征灵敏度以及（35）指数则分别为151.83、104～106、41.441μC/Gy mm3、1.033±0.014。对于相同工艺下制备的氢氧终端CVD多晶金刚石核探测器,晶粒边界的存在导致了响应电流大幅减小,300V（0.60 V/μm）偏压下器件的增益、SNR、特征灵敏度以及（35）指数则分别为3.92、2×103～105、0.9354μC/Gy mm3、0.978±0.010。5、在国际上首次提出了HZrOx/Al2O3/氢终端金刚石MFISFET新结构,其栅介质用300℃ALD工艺一次制备完成。通过研究器件的电流电压特性表明,该器件在栅压为-10V～10V电压范围下,栅极漏电流小于7.07×10-5 A/cm2,同时蝴蝶结状的C-V特性表明,该器件具有明显的铁电回滞特性。当器件工作在VDS=-0.1 V的线性区时,连续50次的直流循环扫描下,器件展示了明显的顺时针回滞曲线,记忆窗口高达7.3～9.2 V,同时器件的开关比为109。由于HZrOx铁电栅介质的负电容特性,器件的最小SS值为58 m V/decade,器件在线性区的正向扫描阈值电压范围为-5～-3.2V,反向扫描阈值电压范围为2.3～6.0 V,正反向的阈值电压差值（35）Vth与器件的记忆窗口宽度一致。当器件工作在饱和区时,转移特性回滞曲线发生了收缩,此时的Vth分别为-1.58 V与-0.02 V,器件表现出完全的增强型特性,该研究结果表明,氢终端金刚石HZrOx/Al2O3栅介质MFISFET具有高密度集成的优点,在金刚石增强型场效应晶体管、负电容场效应晶体管和恶劣环境存储领域具有潜在的应用前景,这为未来实现金刚石单片全集成的像素阵列探测器提供了新的技术方案,奠定了研究基础。
钱君[9]（2020）在《二维超薄有机半导体与铁电薄膜的液相制备、材料特性及晶体管应用研究》文中指出作为一种新兴的电子材料,二维超薄有机功能材料自从提出以来就得到了广泛的关注。在材料结构上,二维超薄有机材料分子间以弱的范德华力结合。同时,二维超薄有机材料还具有大尺度的厚度均一性、原子级平整度兼顾侧向连续性及长程有序分子排列等特点。特别地,二维有机半导体可用来直接探究与半导体/绝缘层界面、无序效应、极化子弛豫等相关的电荷载流子积聚与输运性质,有利于得到与传统体薄膜不同的光电性质;超薄铁电聚合物可以在准二维的尺寸极限下保持可观的薄膜特性,同时适应当下器件伸缩性的要求。此外,利用二维超薄功能材料的超薄特性与优良的界面接触性质,以及材料本身的轻薄、多样性、环境稳定性,保证了这些材料在未来先进电子科学中的应用。具体的研究内容如下:1、提出了一种新颖的液相制备工艺——“漂浮的咖啡环效应”,在Si O2/Si衬底上沉积了大面积的二维有机半导体性C8-BTBT薄膜。薄膜体现出高度均匀与层数可控的特性,最为突出的是薄膜优异的单晶特性。进一步地发现基于二维双层C8-BTBT薄膜的场效应晶体管载流子迁移率达到记录性的13.0 cm2/Vs,此数值与多晶硅相比拟。说明液相生长的二维有机单晶半导体可适用于低成本、高性能的有机电子器件与电路。此外,我们也对界面输运性质进行了深入的探究,发现在一个较高的载流子浓度时,库伦相互作用扮演着影响界面极化子输运的重要角色;基于双层C8-BTBT薄膜的光调制肖特基结型平面两端二极管也展现了优异的突触特性。2、我们首次利用反溶剂辅助结晶法在室温下制备了超薄铁电P（VDF-Tr FE）晶态薄膜,薄膜连续、均匀、平整。我们进一步利用原子力显微镜、拉曼光谱、X射线衍射、高灵敏的压电力显微镜与导电力显微镜等手段对于超薄薄膜的形貌、结晶构相、极化翻转、电滞回线、压电系数、极化弛豫等薄膜特性进行了细致的研究。特别地,在40℃的退火温度下我们能够得到最优化的薄膜特性,来自于聚合物主链平行于薄膜平面的高度有序的排列。我们的结果揭示了超薄铁电聚合物薄膜在纳米机电系统和高密度数据存储中的应用潜力和优势。3、现代电子科技的发展对于信息存储的速度、能耗和集成密度提出了越来越高的要求。近年来,有机铁电晶体管型存储器由于具有工艺简单、存储速度快、非破坏性读写的特点而成为了下一代高密度、非挥发性存储器的有力竞争者。目前,构建高性能、低能耗、稳定性可靠的铁电晶体管型存储器是尤为重要的发展趋势。二维有机半导体晶体作为一类新型的功能电子材料已被证明可以通过精确构筑分子堆积来调控电荷输运与接触特性;此外,超薄铁电聚合物晶态薄膜在准二维的尺寸极限下仍能保持极好的结晶性与铁电性,可以保证器件界面的高质量接触并大幅降低工作电压。在这一部分的工作中,基于二维有机晶体与超薄铁电聚合物薄膜这一材料体系,搭建了二维有机铁电晶体管型存储器结构,实现了存储器件关键性能参数（迁移率、接触电阻、能量消耗）的全面优化;进一步地为探究铁电负电容效应与器件低能耗工作的内在关联以期充分发挥二维有机铁电晶体管型存储器的性能潜力与优势打下了基础。此外,我们也初步实现了其它低能耗二维有机铁电场效应电子器件。可以确定的是,本论文的研究将为铁电材料科学与有机电子学领域的发展提供新的科学前景与技术思路。
沈宇鑫[10]（2020）在《Gd掺杂HfO2薄膜的电荷俘获存储与铁电特性研究》文中研究说明自氧化铪薄膜作为高介电常数栅介质材料成功用于45纳米及其以下节点集成电路CMOS器件以来,新型介电材料在逻辑器件和存储器件扮演着越来越重要的角色,如铁电负电容材料、电荷俘获层材料。钆掺杂氧化铪作为一种性能优异的介电材料具有高介电常数、漏电流密度低、低氧空位浓度、稳定性良好等优点,在下一代逻辑与存储器件中表现出良好的潜在应用价值。本文利用原子层沉积技术制备了钇掺杂氧化铪薄膜,并对其电荷俘获特性和铁电特性进行了研究。具体研究内容如下:（1）研究了基于单层钆掺杂氧化铪（GHO）薄膜的Metal/GHO/Si02/Si（MGOS）结构器件。研究了 Gd掺杂浓度对GHO薄膜电荷俘获特性的影响,测试结果表明Gd掺杂浓度为0.5at%时,器件的电荷俘获特性最优,该MGOS结构器件具有优秀的存储效应（±10 V的扫描电压下7.7 V的存储窗口）和稳定的数据保持能力。并且在写入/擦除（P/E）速率和耐疲劳特性方面的性能没有被牺牲。优良的存储性能归因于两方面:一是GHO薄膜中高的缺陷态密度;二是钆掺杂引起的缺陷能级的降低。（2）提出了一种具有Hf02/GHO/HfO2/Si02/Si结构的叠层薄膜器件。通过C-V测试证明GHO叠层薄膜具有铁电特性。随后对器件进行了快速退火处理,通过C-V特性测试观察到400℃和500℃氩气气氛下退火5分钟后的样品表现出铁电性,600℃和700℃氩气气氛下退火后的样品表现出电荷俘获特性,而800°C退火后的样品的C-V曲线几乎没有迟滞现象。结合高分辨透射电镜表征我们认为这种现象归因于退火对GHO叠层薄膜晶相组成的调制作用,非晶GHO薄膜电荷俘获特性佳,正交晶系的GHO薄膜铁电性佳。（3）利用少层二硫化钼作为沟道材料分别制备了电荷俘获型存储器件和负电容场效应晶体管器件。所制备的基于二硫化钼的电荷俘获存储器在4 V扫描电压下表现出了2V的存储窗口,低电压下可观的存储窗口归因于钆掺杂氧化铪薄膜高的缺陷态密度和钆掺杂引起的缺陷能级的降低;所制备的负电容场效应晶体管漏电流密度低,无迟滞效应,这归因于钆掺杂氧化铪薄膜高的介电常数和强弱适度的铁电性。
二、半导体发光器件的负电容与高速调制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、半导体发光器件的负电容与高速调制（论文提纲范文）
（1）基于新型氧化铪基铁电薄膜的场效应晶体管电学和光电特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 铁电材料 |
| 1.2.1 传统钙钛矿型铁电材料 |
| 1.2.2 新型氧化铪基铁电材料 |
| 1.2.3 其它铁电材料 |
| 1.3 铁电材料的基本性质 |
| 1.3.1 压电特性 |
| 1.3.2 热释电特性 |
| 1.3.3 铁电特性 |
| 1.3.4 负电容特性 |
| 1.4 二维材料 |
| 1.4.1 二维材料及其基本性质 |
| 1.4.2 二维材料基本实验方法 |
| 1.5 二维材料光电探测器 |
| 1.5.1 二维材料光电探测器工作原理 |
| 1.5.2 二维材料光电探测器工作性能 |
| 1.6 本论文的研究意义和主要内容 |
| 第2章 新型氧化铪基铁电薄膜的晶体结构研究 |
| 2.1 研究内容和意义 |
| 2.2 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜及其电容器的制备方法 |
| 2.2.1 薄膜的制备工艺流程 |
| 2.2.2 电容器的制备工艺流程 |
| 2.3 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的晶相组分分析 |
| 2.3.1 X射线衍射分析 |
| 2.3.2 相对介电常数分析 |
| 2.3.3 高分辨TEM衍射图样分析 |
| 2.4 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的铁电性起源 |
| 2.4.1 HfO_2晶体结构的演变规律 |
| 2.4.2 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的晶体结构演变规律 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 新型氧化铪基铁电薄膜的电学特性研究 |
| 3.1 研究内容和意义 |
| 3.2 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的压电力显微镜表征 |
| 3.2.1 表面形貌 |
| 3.2.2 单点压电特性 |
| 3.2.3 单点铁电特性 |
| 3.2.4 铁电畴翻转特性 |
| 3.3 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的电容器结构电学特性测试 |
| 3.3.1 变频电滞回线 |
| 3.3.2 自极化与热释电特性 |
| 3.3.3 极化翻转疲劳特性 |
| 3.4 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的铁电极化翻转动力学 |
| 3.4.1 电流-电压曲线随频率的变化关系 |
| 3.4.2 电流-电压曲线随温度的变化关系 |
| 3.4.3 铁电极化翻转物理机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 铁电负电容场效应晶体管的电学特性研究 |
| 4.1 研究内容和意义 |
| 4.2 MoS_2 的基本性质 |
| 4.3 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2铁电薄膜的负电容效应 |
| 4.4 亚阈值摆幅热力学极限 |
| 4.4.1 亚阈值摆幅的物理含义 |
| 4.4.2 极低亚阈值摆幅器件 |
| 4.5 金属-铁电-半导体负电容场效应晶体管的工作原理 |
| 4.5.1 MFSFET基本器件结构 |
| 4.5.2 MFSFET电压放大原理 |
| 4.5.3 MFSFET亚阈值摆幅值 |
| 4.5.4 MFSFET电容匹配关系 |
| 4.6 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的金属-铁电-半导体负电容场效应晶体管 |
| 4.6.1 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFSFET器件结构 |
| 4.6.2 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFSFET器件制备方法 |
| 4.6.3 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFSFET电学特性测试 |
| 4.7 金属-铁电-绝缘体-半导体负电容场效应晶体管的工作原理 |
| 4.7.1 MFISFET基本器件结构 |
| 4.7.2 MFISFET电压放大原理 |
| 4.7.3 MFISFET亚阈值摆幅 |
| 4.7.4 MFISFET电容匹配关系 |
| 4.8 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的金属-铁电-绝缘体-半导体负电容场效应晶体管 |
| 4.8.1 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFISFET器件结构 |
| 4.8.2 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFISFET器件制备方法 |
| 4.8.3 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFISFET电学特性测试 |
| 4.9 本章小结 |
| 第5章 铁电负电容场效应晶体管的光电特性研究 |
| 5.1 本章研究内容和意义 |
| 5.2 MoS_2 光电晶体管 |
| 5.3 MoS_2负电容光电晶体管的光电响应特性 |
| 5.3.1 光电响应测试方法 |
| 5.3.2 光照下的转移特性 |
| 5.3.3 光照下的photogating特性 |
| 5.4 MoS_2负电容光电晶体管的光电响应机理 |
| 5.4.1 工作点的选取 |
| 5.4.2 二维材料Photogating效应 |
| 5.4.3 铁电负电容效应与半导体沟道表面势 |
| 5.5 光电响应性能参数 |
| 5.5.1 光电流开关比 |
| 5.5.2 光响应率 |
| 5.5.3 光探测率 |
| 5.5.4 外量子效率 |
| 5.5.5 光响应时间 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）二维半导体光电探测性能增强机理与器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 光电探测器 |
| 1.2.1 光电探测器简介 |
| 1.2.2 光电探测器的主要参数 |
| 1.3 二维材料 |
| 1.3.1 二维材料简介 |
| 1.3.2 二维材料光电探测器 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 第2章 二维半导体光电探测性能增强的方法 |
| 2.1 Photogating效应 |
| 2.1.1 材料缺陷引起的Photogating效应 |
| 2.1.2 能带工程引起的Photogating效应 |
| 2.2 增强光与物质的相互作用 |
| 2.2.1 表面等离激元 |
| 2.2.2 光波导 |
| 2.2.3 光学微腔 |
| 2.3 构筑内建电场 |
| 2.3.1 异质结 |
| 2.3.2 同质结 |
| 2.3.3 肖特基结 |
| 2.4 铁电局域场调控 |
| 2.5 雪崩光电倍增 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 硒化镉量子点增强的二硫化钼光电探测器 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 QDs与MoS_2之间的相互作用 |
| 3.2.1 非辐射能量转移 |
| 3.2.2 电荷转移 |
| 3.3 器件的制备及表征 |
| 3.3.1 二硫化钼的制备 |
| 3.3.2 器件的制备 |
| 3.4 器件的工作机理 |
| 3.5 器件的光电性能表征 |
| 3.5.1 MoS_2光电探测器 |
| 3.5.2 QDs-MoS_2光电探测器 |
| 3.6 QDs对MoS_2的增益效果与MoS_2厚度的关系 |
| 3.7 界面处的能带结构 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 铁电极化场调控的二维锑化铟光电探测器 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.1.1 锑化铟的基本性质 |
| 4.1.2 锑化铟纳米结构材料 |
| 4.1.3 锑化铟纳米结构光电探测器概述 |
| 4.2 二维InSb纳米片光电探测器 |
| 4.2.1 材料表征与器件的制备 |
| 4.2.2 电学性能 |
| 4.2.3 光电响应 |
| 4.3 铁电极化场调控的InSb纳米片光电探测器 |
| 4.3.1 器件制备与调控机理 |
| 4.3.2 光电性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）基于硅衬底RGBY LED的可见光通信系统研发及器件特性适配技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 可见光通信概述 |
| 1.1.1 可见光通信基础技术 |
| 1.1.2 可见光通信国外研究 |
| 1.1.3 可见光通信国内研究 |
| 1.1.4 可见光通信面临的挑战和困难 |
| 1.2 发光二极管器件 |
| 1.2.1 发光二极管原理 |
| 1.2.2 照明发光二极管 |
| 1.3 主要研究问题 |
| 1.3.1 研究LED器件交流特性及其测试方法 |
| 1.3.2 拓展LED器件调制带宽与适用能力 |
| 1.3.3 设计VLC实验开发与测试系统 |
| 1.4 论文的结构和章节 |
| 第2章 照明LED交直流特性与模型 |
| 2.1 照明LED器件结构 |
| 2.2 照明LED的直流特性 |
| 2.3 照明LED集总参数交流小信号模型 |
| 2.4 照明LED的负电容与结温模型 |
| 2.5 照明LED的光调制幅度-频率模型 |
| 2.6 LED VLC系统电信道模型 |
| 2.6.1 电信道频响 |
| 2.6.2 噪声与干扰 |
| 2.6.3 信号衰减 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 LED器件调制特性测试 |
| 3.1 现有LED频响测试方法的不足 |
| 3.2 基于驱动阻抗校准的频响测试方法设计 |
| 3.2.1 驱动阻抗校准原理 |
| 3.2.2 电压驱动下的LED电流频响测试方法 |
| 3.2.3 任意驱动阻抗下的LED归一光频响测试方法 |
| 3.3 校准驱动阻抗测试结果与分析 |
| 3.4 低频电光响应测试结果与分析 |
| 3.5 LED的时域瞬态电特性测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 VLC系统设计、开发与性能测试 |
| 4.1 总体技术路线设计 |
| 4.1.1 调制方式与频带选择 |
| 4.1.2 均衡方案设计 |
| 4.1.3 光路设计 |
| 4.2 数字部分设计 |
| 4.2.1 视频传输系统数字部分设计 |
| 4.2.2 QAM测试系统数字部分设计 |
| 4.3 发射电路设计 |
| 4.3.1 无源预均衡电路的不足 |
| 4.3.2 有源均衡设计 |
| 4.3.3 并联反馈式跨阻驱动设计 |
| 4.3.4 最终发射电路 |
| 4.4 接收电路设计 |
| 4.4.1 接收器件选型 |
| 4.4.2 接收放大器设计 |
| 4.4.3 最终接收电路 |
| 4.5 电源与散热设计 |
| 4.6 系统总体测试 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的研究成果 |
（4）硅基氮化镓垂直结构LED通信芯片研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 半导体材料的发展 |
| 1.1.2 硅基氮化镓LED器件的发展 |
| 1.1.3 LED器件对可见光通信的影响 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 论文研究内容和结构章节 |
| 1.3.1 论文的主要内容 |
| 1.3.2 论文结构和章节 |
| 第二章 硅基氮化镓多量子阱LED工作原理 |
| 2.1 硅基氮化镓LED芯片的发光原理 |
| 2.1.1 p-n结 |
| 2.1.2 多量子阱结构 |
| 2.2 MQW LED的光探测原理 |
| 2.2.1 MQW光探测原理 |
| 2.2.2 光探测器参数特性 |
| 2.3 MQW LED芯片发光和探测共存机制 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 垂直结构超薄LED芯片加工与制备 |
| 3.1 氮化镓外延片生长技术 |
| 3.1.1 位错控制 |
| 3.1.2 应力控制 |
| 3.2 晶圆层结构及其优势 |
| 3.2.1 垂直结构硅基氮化镓晶圆 |
| 3.2.2 垂直结构氮化镓晶圆的优势 |
| 3.3 垂直结构超薄LED芯片的制备 |
| 3.3.1 加工工艺和相关设备 |
| 3.3.2 制备流程 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 超薄LED芯片的形貌表征和光电特性 |
| 4.1 物理形貌表征 |
| 4.2 光电特性分析 |
| 4.2.1 电流电压特性曲线 |
| 4.2.2 电容电压特性曲线 |
| 4.2.3 负电容现象 |
| 4.2.4 电致发光谱 |
| 4.3 两种厚度LED器件发光模式 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于超薄LED芯片的片外通信系统 |
| 5.1 LED芯片作光发射器 |
| 5.2 LED芯片作光探测器 |
| 5.3 发光与探测共存测试系统 |
| 5.3.1 搭建测试系统 |
| 5.3.2 测试结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利 |
| 致谢 |
（5）GaN紫外μ-LED的制备与信号传输特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 专用术语注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 紫外LED研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 论文的研究内容 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 硅衬底GaN基光电器件的研究基础 |
| 2.1 GaN材料的基本性质 |
| 2.1.1 GaN的结构特性 |
| 2.1.2 GaN的光学特性 |
| 2.1.3 GaN的电学特性 |
| 2.2 LED基础理论 |
| 2.2.1 LED发光原理 |
| 2.2.2 LED的伏安特性 |
| 2.2.3 LED的调制特性 |
| 2.3 紫外LED |
| 2.4 硅衬底GaN基LED的发展 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 GaN紫外μ-LED的制备及性能表征 |
| 3.1 芯片的制备工艺 |
| 3.1.1 光刻工艺 |
| 3.1.2 刻蚀工艺 |
| 3.1.3 电子束蒸镀工艺 |
| 3.1.4 退火工艺 |
| 3.2 芯片的制备流程 |
| 3.3 器件形貌结构表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 GaN紫外μ-LED的光电性能测试 |
| 4.1 LED试装置 |
| 4.2 光电特性表征 |
| 4.2.1 器件光电特性表征手段 |
| 4.2.2 光电特性 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 GaN紫外μ-LED的信号传输特性 |
| 5.1 LED调制速度提高的设计方案 |
| 5.2 信号带宽和3dB带宽基础理论 |
| 5.3 信号传输质量表征之眼图 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作与总结 |
| 6.2 论文工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间申请的专利 |
| 致谢 |
（6）基于氮化物的发光二极管通信性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 专用术语注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 可见光通信技术 |
| 1.3 光子集成系统发展历程 |
| 1.4 本论文研究内容及安排 |
| 第二章 Ⅲ-Ⅴ族氮化物集成芯片研究基础 |
| 2.1 芯片制备相关半导体材料 |
| 2.1.1 硅Si |
| 2.1.2 氮化镓GaN |
| 2.2 可见光发光二极管器件 |
| 2.2.1 发光二极管器件基本原理 |
| 2.2.2 发光二极管器件分类 |
| 2.3 可见光光电探测器 |
| 2.3.1 光电探测器工作原理 |
| 2.3.2 光电探测器特性参数 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 Rsoft光波导理论仿真与分析 |
| 3.1 光波导传输理论 |
| 3.1.1 光波导的电磁理论基础 |
| 3.1.2 光波导的模式分析 |
| 3.1.3 数值分析算法 |
| 3.2 Rsoft仿真分析 |
| 3.2.1 BeamPROP模块 |
| 3.2.2 直波导仿真 |
| 3.2.3 分支波导与耦合波导仿真 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 InGaN/GaN量子阱二极管器件制备 |
| 4.1 InGaN/GaN量子阱二极管器件的设计与制备 |
| 4.1.1 硅基氮化镓外延结构 |
| 4.1.2 光刻以及刻蚀工艺流程 |
| 4.1.3 InGaN/GaN量子阱二极管器件的制备工艺流程 |
| 4.2 本章小结 |
| 第五章 集成波导光子芯片 |
| 5.1 集成波导光子芯片的制备 |
| 5.1.1 芯片制备 |
| 5.1.2 器件的形貌表征 |
| 5.2 InGaN/GaN量子阱二极管器件的性能表征 |
| 5.2.1 伏安特性曲线 |
| 5.2.2 电容特性表征 |
| 5.2.3 电致发光和响应谱 |
| 5.2.4 通信性能测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究内容总结 |
| 6.2 研究方向展望 |
| 参考文献 |
| 附录3 攻读硕士学位期间申请的专利 |
| 附录4 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（7）面向短波长通信的GaN微腔激光器（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 专用术语注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的主要内容和章节安排 |
| 第二章 微腔激光器的研究基础 |
| 2.1 半导体材料的发展 |
| 2.1.1 Si、Si C、Ga N材料特性分析 |
| 2.1.2 GaN基外延材料的生长 |
| 2.1.3 GaN基半导体器件的发展 |
| 2.2 微腔激光器 |
| 2.2.1 微谐振腔的基本原理 |
| 2.2.2 半导体内的量子跃迁 |
| 2.2.3 激光产生的基本条件 |
| 2.2.4 微腔激光器的分类 |
| 2.2.5 微腔激光器的应用 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 实验室制备仪器和加工工艺介绍 |
| 3.1 实验室仪器介绍 |
| 3.1.1 微纳加工平台 |
| 3.1.2 光电性能测试平台 |
| 3.2 制备工艺介绍 |
| 3.2.1 光刻工艺 |
| 3.2.2 刻蚀工艺 |
| 3.2.3 光学镀膜 |
| 3.2.4 退火工艺 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 光泵浦Si基GaN微腔激光器 |
| 4.1 晶圆外延结构 |
| 4.2 光泵浦悬浮GaN微盘激光器 |
| 4.2.1 器件制备流程 |
| 4.2.2 器件性能分析 |
| 4.3 带垂直狭缝悬浮GaN微盘激光器 |
| 4.3.1 器件制备流程 |
| 4.3.2 器件性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 关于电泵浦Si基GaN微腔激光器尝试性研究 |
| 5.1 Si基GaN微二极管 |
| 5.1.1 晶圆外延结构 |
| 5.1.2 器件制备流程 |
| 5.1.3 Ga N基 μ-LED的性能分析 |
| 5.2 电泵浦“车轮”状Ga N基微腔LED |
| 5.2.1 晶圆外延结构 |
| 5.2.2 器件制备流程 |
| 5.2.3 器件悬空前后性能分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 论文工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利 |
| 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（8）高性能CVD金刚石核探测器及相关电子器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 金刚石材料特性、应用及分类 |
| 1.1.1 金刚石物理特性和应用 |
| 1.1.2 金刚石材料的分类 |
| 1.2 CVD金刚石核探测器研究背景 |
| 1.2.1 金刚石制作核探测器优势 |
| 1.2.2 CVD金刚石材料的生长 |
| 1.3 CVD金刚石核探测器国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外发展现状 |
| 1.3.2 国内发展现状 |
| 1.3.3 金刚石核探测器的发展趋势 |
| 1.4 本文研究目标和内容安排 |
| 第二章 核辐射与核探测器相互作用机理 |
| 2.1 常见射线类型与放射源 |
| 2.2 探测器与核辐射的相互作用机理 |
| 2.2.1 核探测器与α粒子的相互作用机理 |
| 2.2.2 核探测器与X/γ射线的相互作用机理 |
| 2.2.3 X/γ射线的吸收与辐射剂量学 |
| 2.3 金刚石核探测器的工作原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 金刚石材料的表征分析与单晶生长 |
| 3.1 核探测器的载流子输运 |
| 3.2 金刚石样品选型 |
| 3.3 金刚石的非破坏性表征分析 |
| 3.3.1 FTIR-金刚石类型甄别 |
| 3.3.2 拉曼光谱 |
| 3.3.3 PL光谱 |
| 3.3.4 XRD-结晶质量分析 |
| 3.4 高质量CVD单晶金刚石材料生长 |
| 3.4.1 CVD金刚石生长设备 |
| 3.4.2 生长优化 |
| 3.4.3 生长过程 |
| 3.4.4 生长材料表征 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 CVD金刚石核探测器的阿尔法粒子响应特性研究 |
| 4.1 探测器的能谱特性参数与测试方法 |
| 4.1.1 电荷收集效率 |
| 4.1.2 能量分辨率 |
| 4.1.3 暗电流 |
| 4.1.4 时间响应特性 |
| 4.1.5 结构参数 |
| 4.1.6 测量方法 |
| 4.2 高性能氢氧终端CVD单晶金刚石核探测器 |
| 4.2.1 引言 |
| 4.2.2 器件结构设计与制备 |
| 4.2.3 暗电流与能谱特性 |
| 4.2.4 时间特性 |
| 4.2.5 结论 |
| 4.3 体材料特性对CVD金刚石核探测器性能影响研究 |
| 4.3.1 引言 |
| 4.3.2 材料选取 |
| 4.3.3 单晶金刚石核探测器 |
| 4.3.4 多晶金刚石的能谱特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 金刚石核探测器的X射线响应研究 |
| 5.1 性能参数与测试方法 |
| 5.1.1 性能参数 |
| 5.1.2 测试方法 |
| 5.2 氢氧终端CVD单晶金刚石核探测器对X射线响应 |
| 5.2.1 引言 |
| 5.2.2 器件制作与电流电压特性 |
| 5.2.3 器件的电流时间响应特性 |
| 5.2.4 分析与讨论 |
| 5.3 氢氧终端CVD多晶金刚石核探测器对X射线响应 |
| 5.3.1 器件制作与电流电压特性 |
| 5.3.2 器件的电流时间响应特性 |
| 5.3.3 分析与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 金刚石HfZrO_x/Al_2O_3介质MEISFET器件研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 介质优化 |
| 6.2.1 HfZrO_x/Al_2O_3叠层栅介质 |
| 6.2.2 介质层厚度优化 |
| 6.3 器件工艺与特性分析 |
| 6.3.1 器件工艺流程 |
| 6.3.2 器件特性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）二维超薄有机半导体与铁电薄膜的液相制备、材料特性及晶体管应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 有机电子学简介 |
| 1.2 有机功能材料 |
| 1.2.1 有机半导体 |
| 1.2.2 有机铁电聚合物 |
| 1.3 有机功能材料的制备方法 |
| 1.3.1 气相工艺 |
| 1.3.2 液相工艺 |
| 1.4 有机场效应电子器件 |
| 1.4.1 场效应晶体管 |
| 1.4.2 非易失性存储器 |
| 1.4.3 光电探测器 |
| 1.5 本论文的研究背景及主要内容 |
| 本章参考文献 |
| 第二章 二维有机半导体的液相制备及晶体管器件应用 |
| 2.1 液相制备工艺 |
| 2.1.1 研究动机 |
| 2.1.2 漂浮的咖啡环效应 |
| 2.2 基于二维有机单晶半导体的晶体管器件 |
| 2.2.1 晶体管电学性能与界面电荷输运特性 |
| 2.2.2 光突触器件 |
| 2.3 本章小结 |
| 本章参考文献 |
| 第三章 二维超薄铁电聚合物的材料特性研究 |
| 3.1 研究动机 |
| 3.2 材料特性表征技术 |
| 3.2.1 压电力显微镜 |
| 3.2.2 导电原子力显微镜 |
| 3.3 二维超薄铁电聚合物的结晶与铁电压电性质 |
| 3.3.1 薄膜制备与结晶特性 |
| 3.3.2 铁电压电特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 本章参考文献 |
| 第四章 温度对超薄铁电薄膜性质的影响 |
| 4.1 研究动机 |
| 4.2 不同退火温度对超薄铁电薄膜性质的影响 |
| 4.2.1 薄膜形貌、结晶构型及晶格取向 |
| 4.2.2 铁电压电特性 |
| 4.3 本章小结 |
| 本章参考文献 |
| 第五章 基于二维有机半导体与铁电薄膜的超低能耗存储器研究 |
| 5.1 研究动机 |
| 5.2 器件结构与制备 |
| 5.3 存储器电学特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 本章参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间已发表和待发表的学术论文 |
（10）Gd掺杂HfO2薄膜的电荷俘获存储与铁电特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电荷俘获型存储器 |
| 1.2.1 电荷俘获型存储器的发展历史 |
| 1.2.2 电荷俘获型存储器的基本结构 |
| 1.2.3 电荷俘获型存储器的工作原理 |
| 1.2.4 电荷俘获型存储器的材料选择 |
| 1.3 负电容场效应晶体管 |
| 1.3.1 负电容场效应晶体管的发展历史 |
| 1.3.2 负电容场效应晶体管的基本结构 |
| 1.3.3 负电容场效应晶体管的工作机理 |
| 1.3.4 负电容场效应晶体管的材料选择 |
| 1.4 本课题的主要研究目的和意义 |
| 1.4.1 电荷俘获型存储器 |
| 1.4.2 负电容场效应晶体管 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 实验内容 |
| 2.1 实验流程 |
| 2.1.1 衬底清洗 |
| 2.1.2 衬底预处理 |
| 2.1.3 薄膜沉积 |
| 2.1.4 电极制备 |
| 2.2 所需的技术和实验条件 |
| 2.2.1 薄膜制备技术 |
| 2.2.2 器件制备技术 |
| 2.2.3 材料的结构分析和性能测试等仪器 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 基于单层钆掺杂氧化铪薄膜的电荷俘获型存储器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验制备过程 |
| 3.3 测试及测试结果分析 |
| 3.3.1 器件结构 |
| 3.3.2 钆掺杂浓度对薄膜电荷俘获性能的影响 |
| 3.3.3 存储窗口随电压的变化 |
| 3.3.4 器件的高分辨透射电镜表征 |
| 3.3.5 单位面积俘获电荷的密度 |
| 3.3.6 电荷俘获机制分析 |
| 3.3.7 缺陷态能级分析 |
| 3.3.8 器件的保留性能 |
| 3.3.9 写入/擦除速率和循环特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 钆掺杂氧化铪叠层薄膜的铁电特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验制备过程 |
| 4.3 测试及测试结果分析 |
| 4.3.1 器件结构 |
| 4.3.2 电容-电压特性测试 |
| 4.3.3 退火对叠层结构器件性能的影响 |
| 4.3.4 高分辨透射电镜表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于二硫化钼的场效应晶体管器件 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电荷俘获型存储器 |
| 5.2.1 实验制备流程 |
| 5.2.2 测试及测试结果分析 |
| 5.3 负电容场效应晶体管 |
| 5.3.1 实验制备流程 |
| 5.3.2 测试及测试结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
四、半导体发光器件的负电容与高速调制（论文参考文献）
- [1]基于新型氧化铪基铁电薄膜的场效应晶体管电学和光电特性研究[D]. 涂路奇. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [2]二维半导体光电探测性能增强机理与器件研究[D]. 张书魁. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [3]基于硅衬底RGBY LED的可见光通信系统研发及器件特性适配技术研究[D]. 罗雨桑. 南昌大学, 2021
- [4]硅基氮化镓垂直结构LED通信芯片研究[D]. 章燕. 南京邮电大学, 2020(03)
- [5]GaN紫外μ-LED的制备与信号传输特性的研究[D]. 王鹏辉. 南京邮电大学, 2020(03)
- [6]基于氮化物的发光二极管通信性能的研究[D]. 王钥. 南京邮电大学, 2020(03)
- [7]面向短波长通信的GaN微腔激光器[D]. 李佳平. 南京邮电大学, 2020(03)
- [8]高性能CVD金刚石核探测器及相关电子器件研究[D]. 苏凯. 西安电子科技大学, 2020
- [9]二维超薄有机半导体与铁电薄膜的液相制备、材料特性及晶体管应用研究[D]. 钱君. 南京大学, 2020(09)
- [10]Gd掺杂HfO2薄膜的电荷俘获存储与铁电特性研究[D]. 沈宇鑫. 北京有色金属研究总院, 2020(08)