摘要 带隙工程是开发光电器件的关键方法,特别是对于近红外 (NIR) 应用,其中精确控制材料的电子和光学特性至关重要。本研究探讨了三种 III-V 半导体合金——砷化镓锑 (GaAsSb)、砷化镓锑氮化物 (GaAsSbN) 和砷化镓铝 (GaAlAs)——在定制带隙以满足 NIR 器件特定需求方面的潜力。GaAsSb 通过调整锑含量提供可调带隙,使其成为 NIR 光电探测器和激光二极管的多功能材料。GaAsSbN 中的氮进一步降低了带隙,增强了其对长波长应用的适用性,并提供与 GaAs 基板更好的晶格匹配。GaAlAs 以其稳定性和与 GaAs 的兼容性而闻名,可用于形成异质结和量子阱,从而实现高效的载流子限制和发射控制。通过改变这些合金的成分,工程师可以实现精确的带隙调节,从而优化一系列 NIR 波长范围内的器件性能。本摘要强调了成分变化、应变工程和量子阱设计在开发先进 NIR 光电器件中的重要性。尽管存在材料质量和热管理等挑战,但这些材料的持续改进对电信、医学成像和传感技术中的下一代 NIR 应用具有重要意义。简介 带隙工程是半导体技术中的一项基本技术,可以精确操纵材料的电子和光学
零维 (0-D) 卤化铅钙钛矿纳米晶体 (NC) 因其优异的性能,例如高光致发光量子产率 (PLQY) 以及尺寸和成分控制的可调发射波长,在光电器件领域引起了人们的广泛兴趣。然而,铅钙钛矿 NC 中铅 (Pb) 元素的毒性是钙钛矿 NC 商业化应用的瓶颈。在此,我们报道了一种简便的配体辅助合成方法,实现了无铅 Cs 3 Cu 2 Cl 5 NC,其 PLQY 高达 ∼ 70% 并且对环境氧气/水分具有良好的稳定性,是一种很有前途的下转换材料。它具有高 PLQY 和大斯托克斯位移(∼ 300 nm)的优点,这源于 Jahn-Teller 畸变和自陷激子 (STE) 的影响。此外,Cs 3 Cu 2 Cl 5 NCs 嵌入复合膜 (NCCF) 被用于增强硅 (Si) 光电探测器的紫外线 (UV) 响应。外部量子效率 (EQE) 测量表明,基于 NCCF 与 Si 光电二极管的结合,紫外线响应可从 3.3% 大幅提高至 19.9% @ 295 nm。我们的工作提供了一种有效的方法来开发高效、稳定的无铅 Cs 3 Cu 2 Cl 5 NCs,用于太阳盲紫外线光电探测器。
对实时低功耗传感信息处理能力的需求日益增长。然而,这需要开发和集成从传感器到处理器等不同类型的智能设备。传统的三维 (3D) 异构集成技术基于冯·诺依曼架构,依靠金属线通孔垂直连接传感器、处理器和存储器层 1 。在这样的系统中,这些不同功能层之间的硬连线连接一旦制造出来就固定了。因此,传统的 3D 异构集成技术在边缘智能应用中使用时效率低下,因为在边缘智能应用中,对传感和计算的需求随时间而变。华强吴、林鹏、Jeehwan Kim 和同事在《自然电子学》上撰文,报道了一种可重构异构集成技术,该技术基于可堆叠芯片,芯片中嵌入了光电器件阵列和忆阻横杆 2 。智能传感器和处理器之前已被开发用于图像预处理 3 – 5 和并行识别 6、7 。以前也曾探索过垂直架构的神经形态视觉芯片的概念,即通过线连接将基于范德华异质结构的神经形态传感器和忆阻交叉阵列联网 8 。来自美国、韩国和中国不同研究所的研究人员采用了不同的方法,创造了类似乐高的芯片,允许各种神经形态传感器和处理器通过芯片间光通信连接起来(图 1 )。在这种 3D 集成技术中,各个芯片是可更换和可堆叠的,光电二极管/发光二极管 (LED) 阵列嵌入在各个独立的芯片层中,以提供相邻层之间的光通信。此外,忆阻交叉阵列可以植入
与元素的相对挥发性和界面的最终控制无关。在复合氧化物领域,PLD 开辟了需要多个(4-5)个阳离子化学计量转移的高温超导薄膜的道路。[1] 在这里,我们以碘化铯锡(CsSnI 3 )为例,介绍了 PLD 作为一种独特的全无机卤化物钙钛矿单源真空沉积技术尚未开发但具有巨大潜力的潜力。文献中广泛提出 CsSnI 3 作为典型的混合卤化物太阳能电池吸收剂 CH 3 NH 3 PbI 3 (MAPbI 3 ) 的无铅全无机替代品。由于它们的离子半径相似且 Sn 的毒性较低,用 Sn 替代有毒的 Pb 是一种自然的选择。 [2] 有人提出用 Cs 代替有机阳离子(如 CH 3 NH 3 )来增强材料的热稳定性。 [3] 虽然 Cs 基卤化物钙钛矿的分解温度高于含有机阳离子的钙钛矿,但 Cs + 阳离子的尺寸是钙钛矿结构稳定性的极限,因此会造成光学活性(黑色)钙钛矿相和非光学活性(黄色)非钙钛矿相之间的相不稳定 [4–6]。在 CsSnI 3 中,这些相可以在室温下共存。因此,全无机钙钛矿中的黑色相稳定性对于确保其在光电器件中的应用至关重要,并且一直是近期研究的主题,重点关注 CsPbI 3 [7,8] 和 CsSnI 3 。 [9]
蒙特卡洛 (MC) 方法已用于计算半导体中的半经典电荷传输超过 25 年,是微电子器件模拟最强大的数值工具 [1]。然而,当今的技术将器件尺寸推向了极限,传统的半经典传输理论已不再适用,需要更严格的量子传输理论 [2]。为此,人们提出了各种基于格林函数 [3] 或维格纳函数 [4] 方法的电荷传输量子动力学公式。虽然这种量子力学形式允许严格处理相位相干性,但它们通常通过纯现象学模型描述能量弛豫和失相过程。人们还提出了一种用于分析载流子-声子相互作用下的瞬态传输现象的完整量子力学模拟方案 [5]。然而,由于需要大量计算,其适用性仍然仅限于短时间尺度和极其简单的情况。因此,尽管人们付出了很多努力,尽管在研究这些量子动力学公式方面取得了无可置疑的智力进步,但它们在强散射动力学存在下的实际设备中的应用仍然是一个悬而未决的问题。Datta、Lake 和同事的最新成果似乎很有希望 [6]。然而,他们的稳态格林函数公式不能应用于时间相关的非平衡现象的分析,而这种现象在现代光电器件中起着至关重要的作用。在本文中,我们提出了一种广义 MC 方法来分析量子器件中的热载流子传输和弛豫现象。该方法基于控制单粒子密度矩阵时间演化的动力学方程组的 MC 解;它可以被视为对开放系统的扩展
高级电子学学分 3-0-0:3 课程教育目标: COE1 让学生熟悉先进的电子设备及其应用。 COE2 培养对数字电路设计和使用微控制器连接简单系统的理解。 COE3 培养对通信系统的理解。 UNIT-1 9 L 半导体器件:载流子的漂移和扩散、电荷的产生和复合、直接和间接半导体。PN 结、二极管方程、PN 结的势垒宽度和电容、变容二极管、开关二极管、作为开关和放大器的 FET、光电器件:LED、二极管激光器、光电探测器和太阳能电池。 UNIT-2 9 L 先进电子设备:金属氧化物场效应晶体管 (MOSFET)、MOSFET 中的短沟道效应、鳍式场效应晶体管 (FinFET)、铁电场效应器件和 2D 纳米片器件;新兴存储设备:DRAM、ReRAM、FeRAM 和相变存储器 (PCM) 以及通用存储设备。UNIT-3 10 L 模拟系统:锁相环及其应用频率倍增;模拟乘法器及其应用;对数和反对数放大器;仪表放大器;传感器:温度、磁场、位移、光强度和力传感器组合电路设计:编程逻辑器件和门阵列、7 段和 LCD 显示系统、数字增益控制、模拟多路复用器、基于 PC 的测量系统;序贯电路设计:不同类型的 A/D 和 D/A 转换技术、TTL、ECL、MOS 和 CMOS 操作和规格。 UNIT-4 9 L 通信系统:通信系统的概念、电磁频谱的作用、通信系统术语的基本概念、调制的必要性、幅度、频率、脉冲幅度、脉冲位置、脉冲编码调制、通信系统中的信息、编码、脉冲调制的类型、脉冲宽度调制 (PWM)、脉冲位置调制 (PPM)、脉冲编码调制 (PCM) 的原理;数字通信简介。参考书:
非对称随机电报信号是在两个能级 y = y 1 和 y = y 2 之间随机切换的信号。它们是对各种物理系统进行测量的常见结果,包括细胞中的离子通道 [1]、晶体管 [2, 3] 等半导体器件、量子点 [4] 和光电器件 [5]、高温超导体 [6] 和单库珀对盒 [7],也是 1 /f 噪声的组成部分 [8]。从 1 (2) 到 2 (1) 的转换率 Γ 1(2) 是描述底层系统动态的可访问参数,通常需要从测量的时间序列中提取它们。最直接的方法是按某个速率 fs 对时域信号进行采样,将其分为状态 1 和 2 中的各一个周期(图 1(a)),对停留时间 τ 1(2) 进行直方图绘制,并根据得到的分布拟合 ke − Γ 1(2) τ 1(2)。但是,噪声和有限的测量带宽的存在会导致测得的统计数据不能准确地代表底层系统。问题有两个方面:一个状态下的噪声可能导致检测到另一个状态下的错误时间周期(图 1(b)),而有限的带宽意味着看不到另一个状态的真正短周期偏移(图 1(c))。后者还会将错过的周期两侧的两个周期连接在一起,导致出现错误的长周期。已经提出了多种解决该问题的方法。一些研究侧重于优化将信号划分为状态 1 和 2 的阈值 [9]。Naaman 和 Aumentado 将检测器建模为一个单独的过程 [10],并对测量的速率进行校正。其他技术包括小波边缘检测 [11]、自相关方法 [12]、互相关方法 [13] 和信号概率密度函数分析 [14, 15]。在本文中,我们证明了循环神经网络可用于从嘈杂、带宽受限的随机电报信号中提取底层速率。神经网络 (NN) 包括一个输入层,其中包含
最近,新兴的量子材料 [1] 实现了以前不可能实现的功能,目前正在彻底改变先进量子技术的科学发展和创新。它的出现推动了先进量子光子学、先进通信、量子计算、先进光电器件等的发展 [2]。它为探索许多新的尖端科学和可能性提供了机会。在其众多可能的应用中,当前需要的一项基本发展是超快先进无线通信,从量子材料中寻找其解决方案是一个新的视角和潜在领域。当今快速发展的社会需要高数据速率、超低延迟、更好的频谱效率和在更高频段工作的设备。为了解决这个问题,数据速率需要达到每秒兆兆比特 (TBPS) 的数量级,从而导致新兴的第六代 (6G) 网络,这可以通过将操作频段推向潜在的太赫兹 (THz) 范围来实现 [3]。石墨烯是所有二维 (2D) 材料之母,它的发现获得了诺贝尔奖,从那时起,许多二维材料被发现。 2D 材料是原子级薄的材料,包括石墨烯、过渡金属二硫属化物 (TMDC),例如 MoS 2 [6]、WS 2 、MoSe 2 [7]、WSe 2 [8]、六方氮化硼 (h-BN)、磷烯、硅烯(2D 硅)、锗(2D 锗)、硼烯(2D 硼)和 MXenes(2D 碳化物/氮化物)[9]。由于 2D 材料为原子级薄,且其独特的电子和光学特性源于量子限制效应 [9],因此被称为“量子材料” [1]。可调带隙、大载流子迁移率和增强的光物质相互作用等特性使 2D 材料成为太赫兹应用的有希望的候选材料,可用作发射器、探测器、调制器和光源。其独特的光-物质相互作用源于激子能量动力学,这种动力学仅因二维结构中的量子限制而存在,由于其与太赫兹频率的共振,透射率增强。尽管石墨烯具有非线性光学行为、高光学透明度、高载流子迁移率和表面电导率等非凡特性 [5],使其适用于太赫兹应用,但它受到空气污染性质、零带隙和不稳定的离域 π 电子的限制,而这些限制在 TMDC 等其他二维材料中并不存在。此外,TMDC 的高调制效率推动了使用石墨烯制造异质结构的创新新趋势 [5]。这种异质结构结合了石墨烯的特性,同时克服了其缺点,从而提供了进一步增强和更好的性能 [10]。有关这方面的更多细节将在演讲中讨论和描述。
(1) 通信、信号处理和网络(CSPN) (4) 智能系统(IS) EE 115 - 必修* 通信简介 (4) EE 144 - 必修* 机器人技术简介 (4) EE 141 - 必修* 数字信号处理 (4) EE 146 - 必修* 计算机视觉 (4) EE 100B 电子电路 II (4) EE 105 动态系统建模与仿真 (4) EE 117 电磁学 II (4) EE 106 实用机器人编程 (4) EE 118 射频电路设计 (4) EE 115 通信简介 (4) EE 146 计算机视觉 (4) EE 128 嵌入式系统的传感与驱动(4) EE 150 数字通信 (4) EE 141 数字信号处理 (4) EE 152 图像处理 (4) EE/ME 145 机器人规划与运动学 (4) ENGR 160 工程优化技术简介 (4) EE 147 GPU 计算与编程 (4) EE 150 数字通信 (4) (2) 控制与机器人 (CR) EE 151 数字控制简介 (4) EE 105 - 必修* 动态系统建模与仿真 (4) EE 152 图像处理 (4) EE 144 - 必修* 机器人简介 (4) ENGR 160 工程优化技术简介 (4) EE 106 编程实用机器人 (4) (5) 纳米技术、先进材料与设备 (NMD) EE 141 数字信号处理 (4) EE 136 - 必修* 半导体器件处理 (4) EE/ME 145 机器人规划与运动学 (4) EE 137 - 必修* 半导体光电器件简介 (4) EE 146 计算机视觉 (4) EE 100B 电子电路 II (4) EE 151 数字控制简介 (4) EE 117 电磁学 II (4) EE 152 图像处理 (4) EE 118 射频电路设计 (4) ENGR 160 工程优化技术简介 (4) EE 135 模拟集成电路布局与设计 (4) EE 138 材料的电子特性 (4) (3) 嵌入式系统和 VLSI EE 139 磁性材料 (4) EE 128 - 必修* 嵌入式系统的传感与驱动(4) EE 162 纳米电子学概论 (4) EE/CS 168 - 必修* VLSI 设计简介 (4) EE/CS 168 VLSI 设计简介 (4) EE 100B 电子电路 II (4) (6) 电力系统与智能电网(PSSM) EE 117 电磁学 II (4) EE 123 - 必修* 电力电子学 (4) EE 118 射频电路设计 (4) EE 155 - 主修课程* 电力系统分析 (4) EE 135 模拟集成电路布局与设计 (4) EE 100B 电子电路 II (4) EE 147 GPU 计算与编程 (4) EE 117 电磁学 II (4) EE 165 集成电路与系统的可靠性设计 (4) EE 128 嵌入式系统的传感与驱动(4)CS 161 计算机系统设计与架构(4)EE 153 电力驱动(4)CS 162 计算机架构(4)ENGR 160 工程优化技术简介(4)
金属氧化物半导体是一类在我们的生活中得到日益广泛应用的材料,因为它们具有有趣的可调能带隙、优异的化学和机械稳定性等。随着技术的进步,能够生产出薄膜、纳米粒子、纳米线和纳米棒形式的金属氧化物,它们的应用多年来不断增长,从半导体电子器件扩展到传感器、光电子器件、催化、能量收集和存储设备。1 – 38 半导体金属氧化物的一个有趣的应用源于这样一个事实:一些金属氧化物可以掺杂外来元素,从而表现出与金属相当的电导率。这种氧化物的薄膜允许光通过,几乎不产生吸收,因此这种薄膜非常适用于作为光电器件的电极,因为光电器件需要既对光透明又能像金属一样导电的材料。这导致了透明导电氧化物 (TCO) 的发展,它是近代大多数光电子和光伏设备不可或缺的一部分。导电透明金属氧化物薄膜,例如 SnO 2 和 ZnO(氧化锌),正在许多消费电子产品中找到应用,尤其是平板显示器、触摸屏、光伏设备、低辐射玻璃、节能窗和储能设备。8 – 10,12 – 14,39 透明导电膜是一种薄层导电材料,在可见光范围内具有低吸收率(或高光透射率),是上述任何设备的基本要求。20 电导率和透明度可以进行定制,以扩大其在大量应用中的效用。 20 – 26 除透明导电薄膜外,氧化物/金属/氧化物多层结构也得到了广泛的研究,以提高它们的光透射率和电导率,以满足 TCO 的要求。11,40 – 42 图 1 显示了不同的透明氧化物及其在光伏设备、触摸屏、平板显示器和节能智能窗中的应用。然而,只有少数掺杂特定元素的金属氧化物作为 TCO 表现出令人满意的性能,例如铟 (In) 掺杂的 SnO 2 (ITO)、氟 (F) 掺杂的 SnO 2、铝 (Al) 掺杂的 ZnO、镓 (Ga) 掺杂的 ZnO 等,尽管这些都有各自的局限性。二氧化锡作为透明导电氧化物 (TCO) 因其广泛的应用而受到了广泛的研究关注,并得到了许多研究人员的评述。 9,12,43,44 评论文章主要讨论了 ITO 的挑战和机遇。它既具有低电阻率,又具有