摘要:过去几十年来,人们对基于半导体薄膜、纳米线和二维原子层的光电导体进行了广泛的研究。然而,没有明确的光增益方程可以用来拟合和设计这些器件的光响应。在本文中,我们根据实验观察,成功推导出硅纳米线光电导体的明确光增益方程。硅纳米线是通过标准光刻技术在绝缘体上硅晶片的器件层上进行图案化而制成的,该晶片上掺杂了浓度为 ∼ 8.6 × 10 17 cm − 3 的硼。研究发现,制成的硅纳米线具有宽度约为 32 nm 的表面耗尽区。该耗尽区保护沟道中的电荷载流子免受表面散射的影响,从而使电荷载流子迁移率与纳米线尺寸无关。在光照下,耗尽区呈对数变窄,纳米线沟道相应变宽。光霍尔效应测量表明,纳米线光电导不是由载流子浓度的增加引起的,而是由纳米线通道的加宽引起的。因此,纳米线光电导体可以建模为与纳米线表面附近的浮动肖特基结相关的电阻器。基于肖特基结的光响应,我们推导出纳米线光电导体的显式光增益方程,该方程是光强度和器件物理参数的函数。增益方程与实验数据非常吻合,从实验数据中我们提取出少数载流子的寿命为几十纳秒,与文献中报道的纳米线中少数载流子的寿命一致。关键词:光电导体,显式增益方程,增益机制,硅纳米线,光霍尔效应 P
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利用宽带隙SiC光电导半导体制备的射频/微波定向能量源由于其高功率输出和多参数可调的独特优势而受到广泛关注。过去几年中,受益于激光技术的持续创新和材料技术的重大进步,利用光电导半导体器件已经在P和L微波波段实现了兆瓦级输出功率、频率灵活的电脉冲。本文主要总结和评述了近年来基于SiC光电导半导体器件在线性调制模式下产生高功率光子微波的最新进展,包括所提出的高功率光子微波源的机理、系统架构、关键技术和实验演示,并讨论了未来利用宽带隙光电导体进行更高功率光子微波多通道功率合成发展的前景与挑战。
摘要 在欧洲航天局赫歇尔空间天文台 (HSO) 的开发框架下,IMEC 设计了用于 PACS 仪器的冷读出电子器件 (CRE)。该电路的主要规格是高线性度、低功耗、高均匀性和工作温度为 4.2K(液氦温度,LHT)时的极低噪声。为了确保高产量和均匀性、相对容易的技术可用性以及设计的可移植性,该电路采用标准 CMOS 技术实现。电路在室温下可正常工作,这允许在集成和鉴定之前进行筛选,并且对生产产量和时间有重要影响。该电路安装在 Al 2 O 3 基板上以获得最佳电气性能。在同一基板上,集成了偏置信号生成、短路保护电路和电源线的去耦电容器。这导致基板相对复杂,包含 30 多个无源元件和一个芯片,通过导电和非导电胶以及近 80 个引线键合进行集成。因为探测器阵列在发射前要冷却到 4.2K,所以必须证明安装的基板在这种温度和恶劣环境下的可靠性和发射生存力。为此,在基板安装期间要验证每个组装步骤的质量和相关可靠性。这包括验证粘合材料的兼容性、优化粘合产量以及设备的温度循环(室温和 LHT 之间)。对鉴定模型的其他测试将侧重于质子和伽马射线辐照下的电路功能、低温振动测试以证明发射生存力,以及详尽的温度循环以鉴定组装程序。本文中,我们介绍了所开发电路的完整集成和鉴定,包括飞行模型生产过程中的组装和验证以及在鉴定模型上组装方法的鉴定。关键词 低温、远红外、LHT、鉴定、读出电子电路、系统集成。一、简介 光电导体阵列照相机和光谱仪 (PACS) [1,2] 是赫歇尔空间天文台 (HSO,原名 FIRST) [3] 上的三台科学仪器之一,赫歇尔空间天文台是欧空局“地平线 2000”计划中的第四个基石任务 [4]。PACS 使用两个 Ge:Ga 光电导体阵列 (25 x 16 像素),同时对 60 至 210 µm 波段进行成像。光电探测器
摘要:Terahertz(THZ)连续波(CW)光谱系统可以通过拍摄高性能电信(1530-1565 nm)激光器来提供极高的光谱分辨率。然而,这些系统中的典型THZ CW检测器使用狭窄的带隙光电导体,这些光接合器需要精心生长并产生相对较大的检测器噪声。在这里,我们证明了纳米结构的低温种植GAA(LT-GAAS)的跨表情中的两步光子吸收,该元面可在大约一个picsecond中切换光导率。我们表明,尽管带隙是电信激光光子能量的两倍,但LT-GAA可以用作CW THZ检测器中的超快光电自动导体。元图设计利用了LT GAAS谐振器中的MIE模式,而THZ检测器的金属电极可以设计以支持附加的光子模式,从而进一步增加了所需波长下的光电导率。
1 摘要 — 基于超快光电探测器中的光外差(光)混合的 THz 源非常有前景,因为它们在室温下工作,可能结构紧凑、成本高效,并且最重要的是频率可调性广。然而,它们的广泛使用目前受到 THz 频率下 µW 范围的可用功率水平的阻碍。我们在此介绍一种行波结构,其 THz 频率下的相干长度为毫米级,为大有源面积(~4000 µm 2 )光混合设备开辟了道路,该设备能够处理超过 1 W 的光泵浦功率,远远超出了使用小有源面积(<50 µm 2 )的标准集总元件设备的能力,需要保持与 THz 操作兼容的电容水平(<10 fF)。它基于氮化硅波导,该波导耦合到嵌入共面波导中的膜支撑低温生长 GaAs 光电导体。根据本研究详细阐述的该器件的光电子模型,预计毫瓦级功率可达到 1 THz,甚至高于 1 µW,最高可达 4 THz。实验中,使用两个 780 nm-DFB 激光器产生的拍音测量 1 毫米长结构的频率响应,最高可达 100 GHz,清楚地显示了预期的行波特征,即当反向行波的贡献完全消除时,衰减 6 dB,最终达到 ~50 GHz,随后达到 ~100 GHz 的恒定水平。在行波状态下进行操作的实验演示是实现该概念在功率水平和频率带宽方面的最初承诺的第一步。