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oe1(光电查) - 科学论文

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出版时间
  • 2019
研究主题
  • E. 光电子能谱 B. 通量生长法 D. 拓扑绝缘体 A. 层状混合阴离子化合物
应用领域
  • 材料科学与工程
机构单位
  • University of Yamanashi
  • High Energy Accelerator Research Organization (KEK)
  • National Institute for Materials Science
  • Kyushu Institute of Technology
  • Hokkaido University
60 条数据
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  • 采用纳米压印技术制造的阵列化电解质-绝缘体-半导体pH传感器

    摘要： 本研究聚焦于采用纳米压印技术(NIL)与CMOS工艺集成制造的阵列化电解质-绝缘体-半导体(EIS) pH传感器的传感特性。通过NIL制备了线状与方形状的阵列图案（尺寸约200-400纳米，宽间距比约1/1-1/2），继而完成EIS传感器制作。利用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)对图案进行了表征。结果表明：相较于单一结构传感器，具有阵列化图案的传感器均展现出更高的灵敏度、更低的迟滞效应及漂移特性。研究还探讨了阵列图案（方形或线状）及图案密度对传感区域的影响。该方法可为未来高性能生化传感应用提供器件制造方案。

    关键词： 灵敏度、漂移、阵列化图案、纳米压印技术、pH传感器、电解质-绝缘体-半导体、迟滞效应

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过带电壁的畴宽工程调控杂化钙钛矿的性能

    摘要： 带电铁电畴壁是具有非凡特性的迷人电学拓扑缺陷。为探索新奇现象，我们通过第一性原理计算研究了甲基铵铅碘混合钙钛矿光伏材料中带电畴壁的畴宽对其性质的影响。研究发现：对于所有测试畴宽（最高达13个晶格常数），此类畴结构均保持稳定且具有极低的畴壁能。随着畴宽增加，电子带隙首先线性减小至≈1.4 eV直至趋近于零（从而实现高效带隙工程），随后体系发生绝缘体-金属转变——当达到最大畴宽时，体系始终保持金属态（尾对尾与头对头两种畴壁均具导电性）。这些现象可通过以下机制解释：(i) 畴壁法向极化分量幅值较小；(ii) 内建电场基本与畴宽无关；(iii) 畴壁间电荷转移可忽略不计。该研究深化了对带电铁电畴壁的认知，尤其拓展了其在卤化物钙钛矿光伏领域的应用潜力。

    关键词： 带电铁电畴壁、杂化钙钛矿、光伏材料、带隙工程、绝缘体-金属转变

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于开槽侧耦合盘形谐振器的可调谐等离子体系统及其在芯片级器件中的多种应用

    摘要： 本信中设计了一种包含挡板和插入金属块的侧边开槽盘形谐振器（SSCDR）的亚波长金属-绝缘体-金属（MIM）波导结构。采用有限元法对该结构进行数值模拟与分析，其透射谱中出现了两个具有高透射率的尖锐传输峰及非对称线型法诺共振，这些现象源于带挡板的MIM波导所支持的宽连续态与SSCDR窄离散态之间的干涉作用。通过多模干涉耦合模理论（MICMT）对该结构进行理论分析，结果与仿真数据一致。此外，通过调节结构参数可操控法诺共振的波长位置。最终将该结构应用于纳米滤波器、折射率（RI）传感器、温度传感器及慢光器件，均展现出优异性能。该系统有望推动高度集成光子学的发展，并为纳米传感器、滤波器及慢光器件提供重要应用价值。

    关键词： 法诺共振、金属-绝缘体-金属结构、纳米器件、等离子体激元学

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 采用纳米压印光刻技术制备的硅金属-氧化物-半导体量子点量子比特器件中电荷杂质减少研究

    摘要： 金属-氧化物-半导体量子点架构是实现半导体量子计算物理方案的主流途径。可扩展量子点面临的主要挑战之一是电荷杂质的存在。电子束光刻（EBL）作为量子点器件制备的通用技术，已知会在Si/SiO2界面产生此类缺陷。为消除对EBL的依赖，我们采用纳米压印光刻技术将量子点的金属栅极图案转移至硅衬底上，能可靠复现50纳米尺度及间距的关键特征。通过表征量子点接触势垒的偏压相关电荷输运特性，发现与同类电子束制备器件相比，纳米压印器件的杂质影响显著降低。成功实现了多个量子点的高质量电荷输运与电荷传感。此外测得栅极噪声平均值为1.5微电子伏特每平方赫兹，与EBL制备器件的先前测量结果相当，表明EBL产生的主要杂质源为深层固定电荷。本研究通过改进制备工艺以减少电荷杂质，为MOS结构中实现可靠的量子点运行提供了路径。

    关键词： 金属-绝缘体-半导体硅、纳米压印光刻、量子点、量子比特、量子信息

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [2019年IEEE机电一体化与自动化国际会议（ICMA）- 中国天津（2019.8.4-2019.8.7）] 2019年IEEE机电一体化与自动化国际会议（ICMA）- 单光束脉冲激光扫描周向检测系统光谱仪参数优化

    摘要： 本文系统研究了阳极凹槽对200毫米硅衬底上无金AlGaN/GaN门控边缘终端肖特基势垒二极管（GET-SBDs）反向漏电流、正向电压（VF）及动态特性的影响。通过增加阳极凹槽的原子层刻蚀（ALE）循环次数，我们发现：1）由于GET区域对沟道夹断的静电控制更优，反向漏电流得到显著抑制——经六次ALE循环处理的GET-SBDs实现了约1 nA/mm的中值漏电流及超过10^8的ION/IOFF比值；2）正向电压（约1.3 V）基本不受ALE循环次数影响（考虑晶圆统计分布）；3）当剩余AlGaN势垒层极薄时（六次ALE循环情况），由于剩余AlGaN厚度及表面质量控制难度，主要源自GET区域的导通电阻会出现离散；4）动态正向电压在脉冲I-V特性中呈现轻微的ALE工艺依赖性，而动态导通电阻则表现出更显著的ALE相关性。

    关键词： 泄漏、二极管、AlGaN/GaN、GET-SBD、金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MISHEMT）、200毫米、原子层刻蚀（ALE）

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [2019年IEEE国际电工复合系统与技术会议（ICOECS）- 俄罗斯乌法（2019.10.21-2019.10.25）] 2019年国际电工复合系统与技术会议（ICOECS）- 基于降低PAPR方法提升OFDM光载无线系统能效的研究

    摘要： 本文回顾并阐述了电磁能量转换技术及其相关突破的演进路线与历史里程碑，重点关注低密度能量收集技术。文中分析了环境射频（RF）能量的电磁源成因并进行探讨。如何有效利用和回收此类环境电磁能量，是当前及未来无线能量收集设备与系统实用化的最关键问题?；诜湓捶治?，本文还推导出满足环境电磁能量收集应用需求的一组性能标准与发展考量。这些标准可通过简单测量射频整流器件（如二极管和晶体管）的I-V非线性特性以及线性频率特性（S参数）来计算。随后依据所定义的性能标准对现有整流器件进行评估。最后，本文对不同器件技术可能实现的性能进行了技术展望与讨论。鉴于所提出的自旋二极管技术有望成为开发高效环境能量收集器的最具前景的器件平台，本工作特别着重介绍了这一颠覆性方案。

    关键词： 二极管、金属-绝缘体-金属（MIM）、自旋二极管、磁隧道结（MTJ）、能量收集、肖特基二极管、晶体整流器、环境射频（RF）能量、反向二极管

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 具有隔离泵浦光波导和数据光波导以及包含纳米银条的矩形腔的紧凑型低功耗全光表面等离子体开关

    摘要： 本文提出了一种基于新型拓扑结构的等离激元全光开关。该结构由一个矩形腔体与两条交叉波导耦合构成。在矩形腔体内插入若干具有锥形图案的银条，从而在数据信号的传输光谱中形成陡峭边缘。腔体与波导内填充具有高克尔型非线性的非线性绝缘材料。垂直与水平波导分别用于传输数据信号与泵浦信号。当同时施加数据信号和泵浦信号时，克尔材料的折射率发生变化，从而触发开关机制。为数据信号与泵浦信号分配不同路径可实现二者间的理想隔离。该开关通过时域有限差分（FDTD）方法进行数值模拟，为验证FDTD仿真结果，还采用传输线法分析了基础开关结构。其显著特征包括：紧凑尺寸（考虑两个不同输入端口）、低泵浦强度、结构简单、对称结构、良好隔离度及高对比度。因此，该结构有望应用于复杂集成光路。

    关键词： 表面等离子体激元、传输线法、金属-绝缘体-金属波导、全光开关、克尔效应、金属条带

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 对非对称介电环境具有偏好的窄等离子体表面晶格共振

    摘要： 由金属纳米粒子阵列支持的等离激元表面晶格共振（SLRs）具有窄线宽和增强的局域场特性，因此在纳米激光器、生化传感器和非线性光学等多领域颇具应用前景。然而研究表明，这类SLRs在非对称环境中的性能会显著下降，阻碍了其实际应用。本研究提出一种新型窄线宽SLRs——金属-绝缘体-金属纳米柱阵列支持的共振模式，在弱对称介质环境中展现出更优性能。当介质环境呈现空气/聚合物（折射率对比度1.0/1.52）级别的非对称性时，该SLRs在可见光波段的正入射条件下品质因数达62，斜入射时达147。我们将其归因于正入射（或斜入射）时分别由两个金属脊支撑的面内偶极子与面外四极子（或偶极子）之间产生的法诺共振。研究还表明通过调节几何尺寸或改变入射角度可调控共振波长，由此阐明了该SLRs的形成条件并揭示其在传感应用中的独特优势。该新型SLRs有望拓展至非对称介质环境的应用场景。

    关键词： 传感应用、非对称介电环境、等离子体表面晶格共振、金属-绝缘体-金属纳米柱阵列、法诺共振

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 利用二元模具进行多级纳米压印光刻以实现等离子体彩色打印

    摘要： 基于等离激元共振的无颜料着色技术因其制造及其他应用潜力近期备受关注。对于采用金属-绝缘体-金属（MIM）构型的等离激元显色，其生成色彩不仅取决于几何结构与横向尺寸，还与金属纳米颗粒和连续金属薄膜之间的垂直间隙大小相关。然而传统制备工艺（如电子束光刻）的复杂性限制了对该关键参数的控制能力。本研究展示通过紫外辅助纳米压印光刻技术（NIL）配合简易二元模具直接制备等离激元色彩，并通过战略性模具设计利用聚合物抗蚀剂的纳米流体特性，在单次压印中实现对这一间隙距离的调控。我们证明这为控制等离激元像素反射色彩提供了新途径，可作为调节纳米结构横向尺寸传统方法的补充。实验结果表明：通过在纳米压印过程中精细控制结构的长度、周期及由此产生的垂直间隙尺寸，可实现CIE 1931 XY色域的广泛覆盖。此外，为展示对垂直维度的完全控制，我们通过在原始模具的纳米结构附近引入互补微腔，证实可制备固定间隙尺寸。这为纳米压印技术提供了获取额外自由度的简便方法，不仅适用于结构色领域，也适用于高密度存储、生物传感器等其他工业制造应用。

    关键词： 金属-绝缘体-金属、紫外辅助纳米压印光刻、等离子体色彩、纳米压印光刻技术、结构色

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 金属-绝缘体-半导体电容器中电流传导的动态空间电荷控制场发射模型

    摘要： 本研究建立了一种考虑电压应力导致绝缘体电荷时变特性的动态空间电荷控制场致发射（SCC-FE）模型，用于分析全测量电压范围内绝缘体的电流传导特性，实验与仿真结果高度吻合。该分析采用预应力样品对准确评估绝缘体电子亲和能至关重要：原子层沉积（ALD）法在200°C和450°C下制备的GaN基Al2O3薄膜电子亲和能分别为1.65 eV和1.93 eV，在SiO2/Si基底上则分别为1.65 eV和1.83 eV。通过本方法进行的偏压不稳定性分析表明，高温（450°C）ALD工艺能提升Si和GaN金属-绝缘体-半导体（MIS）电容器的电压应力耐受性。分析还揭示高温Al2O3薄膜的GaN电容器其偏压应力诱导平带电压漂移主要源于衬底附近的Al2O3电荷，这为提升GaN电容器偏压稳定性提供了重要线索。本动态SCC-FE分析方法可推广至其他宽禁带半导体（WBGS）电容器，在分析栅极绝缘体特性及各类WBGS MIS场效应晶体管的诸多可靠性问题方面具有重要价值。

    关键词： 氧化铝薄膜、偏置不稳定性、原子层沉积、动态空间电荷控制场发射、金属-绝缘体-半导体电容器

    更新于2025-09-23 15:19:57