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皮秒雪崩探测器
摘要：皮秒雪崩探测器是一种基于 (NP) 漂移 (NP) 增益结构的多结硅像素探测器，旨在实现带电粒子跟踪，具有高空间分辨率和皮秒时间戳功能。它使用传感器体积深处的连续结来放大薄吸收层中电离辐射产生的一次电荷。然后，在较厚的漂移区内移动的二次电荷会引发信号。IHP 微电子公司使用 130 nm SiGe BiCMOS 工艺生产了一个概念验证单片原型，该原型由间距为 100 µ m 的六边形像素矩阵组成。探测站和 55 Fe X 射线源的测量表明，原型机可以正常工作，并且显示雪崩增益，最大电子增益可达 23。雪崩特性研究（经 TCAD 模拟证实）表明，55 Fe 源的 X 射线转换产生的较大初级电荷引起的空间电荷效应限制了有效增益。
飞秒产生射频辐射...
tions（UPPE）求解器[38]。这些结果与等离子体柱的整体尺寸相符，但也表明整个等离子体具有丰富的细尺度结构（正如我们在多丝状区域所预期的那样[39-41]）。在本文中，我们进行了简化，没有包括细尺度等离子体扰动。由于强度钳制，等离子体柱近似为具有恒定密度的中心核，然后沿径向下降 100μm，在外半径 r pl 处密度为零。速度分布由我们的 PIC 代码确定：给定 E（⃗x，t），空气以 W 速率电离[35]，新电子在脉冲的剩余部分中加速[28]（执行这些计算的代码包含在[31]中）。一般而言，速度分布受 γ = 1 附近强场电离细节（例如 [ 42 ]）和成丝过程中激光脉冲变形的影响。在本文中，我们进一步简化并假设电子以零初始速度电离，然后由高斯脉冲的剩余部分加速（具有 ˆ x 极化并在 + z 方向上传播）。整体而言，初始 N e 是高度非麦克斯韦的，在 100 Torr 时具有峰值动能 K tail ≃ 5 eV，平均动能 K avg ≃ 0. 6 eV，而在 1 Torr 时这些值增加到 K tail ≃ 16 eV 和 K avg ≃ 2 eV。对于 3.9 µ m 激光器，动能大约大 25 倍，因为激光强度相当且能量按 λ 2 缩放。接下来我们考虑等离子体柱的演变。给定 N e ，我们构造等离子体的横向薄片，在纵向 ˆ z 使用周期性边界条件（由于电子速度只是 c 的一小部分，因此这对领先阶有效），并使用我们的 PIC 代码模拟径向演变。德拜长度相当小：λ Debye ≃ 10 nm，因此我们使用能量守恒方法 [43] 来计算洛伦兹力。电子-中性弹性碰撞频率 ν eN 取决于 O 2 和 N 2 的截面，对于我们的能量来说大约为 10 ˚ A 2 [44]。反过来，电子-离子动量转移碰撞频率由 ν ei = 7 给出。 7 × 10 − 12 ne ln(Λ C ) /K 3 / 2 eV ，其中 Λ C = 6 πn e λ 3 Debye [45]。然后将得到的径向电流密度 J r 和电子密度 ne 记录为半径和时间的函数（更多详细信息可参见 [31] 的第 3 部分）。这些结果可以很好地分辨，网格分辨率为 ∆ x = ∆ y = 2 µ m，等离子体外缘的大粒子权重为 ∼ 10。图 1 中给出了 100、10 和 1 Torr 下 PW 模拟中λ = 800 nm 的电子数密度。t = 0 时等离子体外缘具有简化的阶跃函数轮廓，在半径 r pl = 0 处 ne = 10 20 m − 3。 5 毫米。因此，除了从等离子体边缘发射出脉冲波外，在内部激发出约 90 GHz 的相干径向等离子体频率振荡 [ 46 ]，在表面激发出约 63 GHz 的 SPP [ 33 , 34 , 47 ]。扩展到中性大气中的 PW（r > r pl）对密度不敏感
利用亚带隙激发飞秒激光剥离技术生产独立 GaN 发光二极管芯片
激光剥离 (LLO) 通常用于将功能薄膜与下面的基板分离，特别是将基于氮化镓 (GaN) 的发光二极管 (LED) 从蓝宝石中分离出来。通过将 LED 层堆栈转移到具有定制特性的外来载体（例如高反射表面），可以显著提高光电器件的性能。传统上，LLO 是使用纳秒级的紫外激光脉冲进行的。当指向晶圆的蓝宝石侧时，蓝宝石/GaN 界面处的第一层 GaN 层吸收脉冲会导致分离。在这项工作中，首次展示了一种基于 520 nm 波长的飞秒脉冲的 LLO 新方法。尽管依赖于亚带隙激发的双光子吸收，但与传统的 LLO 相比，超短脉冲宽度可以减少结构损伤。在详细研究激光影响与工艺参数的关系后，我们开发了两步工艺方案，以制造边长可达 1.2 毫米、厚度可达 5 微米的独立 InGaN/GaN LED 芯片。通过扫描电子显微镜和阴极发光对分离的芯片进行评估，结果显示 LLO 前后的发射特性相似。
使用亚 10 纳秒电流实现反铁磁 CuMnAs/GaP 的低能开关
最近发现的具有空间反转不对称性的反铁磁 (AF) 材料的电诱导切换极大地丰富了自旋电子学领域，并为反铁磁 MRAM 概念打开了大门。CuMnAs 是一种具有这种电切换能力的有前途的 AF 材料，并且已经研究使用长度从毫秒到皮秒的电脉冲进行切换，但很少关注纳秒范围。我们在这里演示了使用纳秒脉冲切换 CuMnAs/GaP。我们的结果表明，在纳秒范围内，可以实现低能量切换、高读出信号以及高度可重复的行为，直至单个脉冲。此外，在同一设备上对正交切换和极性切换两种切换方法进行了比较，显示了两种不同的行为，可以选择性地用于不同的未来内存/处理应用。
仪器和方法 相机作为时钟
摘要。消费级数码相机已成为无处不在的科学配件。特别是在冰川学中，短期变化的重要性得到认可，这促使它们被部署用于越来越时间紧迫的观测。然而，这种设备从未用于精确计时，因此在使用时需要对报告的图像时间中的系统、舍入和随机误差进行适当的管理。本研究将时钟漂移、亚秒级报告分辨率和时间戳精度描述为精确相机计时的主要障碍，并记录了 17 家领先制造商的相机型号的亚秒级能力。我们提出了一种完整且易于理解的方法来校准相机以实现绝对计时，并提供一套支持脚本。两个冰川学案例研究说明了这些方法与当代调查的关系：(1) 使用从 GPS 轨迹日志时间插值的相机位置对航空摄影测量调查进行地理参考；(2) 将冰川崩解事件的视频与同步地震波形耦合。
二维 GeS2 高平面内各向异性的结构起源的亚埃级表征
摘要：具有层状晶体结构和高平面各向异性的材料（例如黑磷）具有独特的性能，因此有望应用于电子和光子器件。最近，GeS 2 和 GeSe 2 的层状结构因其高平面光学各向异性和宽带隙而被用于短波长区域的高性能偏振敏感光电检测。高度复杂、低对称（单斜）晶体结构是高平面光学各向异性的起源，但相应纳米结构的结构性质仍有待充分了解。在这里，我们展示了单斜 GeS 2 纳米结构的原子级表征，并通过 Cs 校正扫描透射电子显微镜量化了实空间中亚埃级的平面结构各向异性。我们通过密度泛函理论 (DFT) 计算和基于轨道的键合分析，阐明了这种高平面内各向异性的起源，即 GeS 2 单层中 [GeS 4 ] 四面体的有序和无序排列。我们还展示了单层 GeS 2 中的高平面内机械、电子和光学各向异性，并设想了单轴应变下的相变，可能用于非易失性存储器应用。关键词：二硫化锗、复合二维材料、亚埃成像、键合机制、平面内各向异性 T
高度椭圆形轨道飞行的航天器形成的亚毫米级相对导航技术
摘要：高度椭圆形轨道（HEO）中的航天器的形成（SFF）引起了很多关注，因为在太空探索中的许多应用中，同时精确的指导导航和控制（GNC）技术（尤其是精确的范围）为此类SFF任务提供了成功的基础。在本文中，我们介绍了一种新颖的K带微波炉（MWR）设备，该设备旨在在未来的HEO SFF任务中对亚毫米级的精确范围技术的轨道验证。范围技术是一种同步的双单向范围（DOWR）微波相蓄积系统，在实验室环境中实现了数十微米的范围精度。提供了MWR设备的详细设计和开发过程，并分析了范围的错误源，并考虑了实际的扰动，为HEO形成场景提供了相对的轨道动态模型。此外，引入了一种自适应卡尔曼过滤算法，用于SFF相对导航设计，并结合了过程噪声不确定性。在使用MWR时，SFF相对导航的性能在高精度六个自由度（6-DOF）移动平台的硬件（HIL）模拟系统中测试。使用自适应过滤器的MWR的最终范围估计误差小于35 µm m，范围率为8.5 µm/s，这证明了未来HEO形成任务应用程序的有希望的准确性。