自半导体二极管激光的演示和基于SI的晶体管技术的高度流行以来,硅的激光构成了硅光子学的长期目标。1的基于SI的激光的显着优势应是由高收益制造工艺产生的,以便在高量的情况下允许低成本,但还可以从光子集成电路中启用低成本的光子系统。实现基于SI的频带间激光器的主要问题是IV组材料的间接带隙,这导致辐射推荐率较差。已经开发了几种溶液来实现硅的激光作用。2–6在Quantum级联结构中采用suber子带过渡是一个令人兴奋的选择,因为此类过渡与带隙的性质无关。到目前为止,量子级联激光器(QCL)7仅在Polar III – V复合半导体材料
控制硅中各个荧光缺陷的量子特性是对高级量子光子设备容易伸缩的关键挑战。迄今为止,研究的重点是基于硅晶格中纳入的杂质的外部缺陷。在这里,我们证明了硅中单个固有缺陷的检测,该缺陷与称为W-Center的三个互化络合物相关,在1.218 µm处的零孔子线。研究其单光子发射特性揭示了有关该常见辐射损伤中心的新信息,例如其偶极取向及其光物理学。我们还确定了其显微镜结构,并表明,尽管此缺陷不具有带隙中的电子状态,但库仑相互作用导致硅带隙下方的激子辐射重组。这些结果可能会基于硅的固有发光缺陷(例如综合量子光子学和量子通信)的固有发光缺陷为多种量子观点树立阶段。
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
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硅光子学产业的快速发展有望带来非电子技术前所未有的制造经济。除了大批量生产的潜力之外,硅光子学还为大规模光子处理架构开辟了可能性,而这在光纤或 III-V 族平台中是无法想象的 [1、2、3]。所有光子系统都需要光源。由于硅具有间接带隙,因此在室温下不易发光。因此,硅光子学的大部分研究都使用与光纤耦合的片上外部光源。使用外部光源会带来光纤封装和光纤到芯片插入损耗的巨大负担。人们已经投入了大量研究来开发用于硅光子的集成光源 [4]。每种方法都有优点和缺点。这些方法包括稀土元素掺杂(低亮度)、III-V 量子阱的晶圆键合 [ 5 ](非单片集成步骤)、III-V 量子点的外延生长 [ 6 ](专门的外延步骤)和锗的带隙工程 [ 7 ](低屈服应变工程)。所有这些方法
III-V 半导体带隙性质和大小的改变对于光电应用具有重要意义。应变可用于系统地在很宽的范围内调整带隙,并引起间接到直接 (IDT)、直接到间接 (DIT) 和其他带隙性质的变化。在这里,我们建立了一种基于密度泛函理论的预测从头算方法来分析单轴、双轴和各向同性应变对带隙的影响。我们表明系统性变化是可能的。对于 GaAs,在 1.52% 各向同性压缩应变和 3.52% 拉伸应变下观察到 DIT,而对于 GaP,在 2.63 各向同性拉伸应变下发现 IDT。我们还提出了一种通过将双轴应变与单轴应变相结合来实现直接-间接转变的策略。确定了应变 GaSb、InP、InAs 和 InSb 的进一步转变点,并与元素半导体硅进行了比较。因此,我们的分析为二元 III-V 半导体中的应变诱导带隙调整提供了一种系统且可预测的方法。
宽带隙半导体 SiC 和 GaN 已经作为功率器件商业化,用于汽车、无线和工业电源市场,但它们在太空和航空电子应用中的应用受到重离子暴露后易发生永久性性能退化和灾难性故障的阻碍。这些宽带隙功率器件的太空认证工作表明,它们易受无法屏蔽的高能重离子空间辐射环境(银河宇宙射线)的损坏。在太空模拟条件下,GaN 和 SiC 晶体管在其额定电压的约 50% 下表现出故障敏感性。同样,在重离子单粒子效应测试条件下,SiC 晶体管容易受到辐射损伤引起的性能退化或故障,从而降低了它们在太空银河宇宙射线环境中的实用性。在 SiC 基肖特基二极管中,在额定工作电压的 ∼ 40% 时观察到灾难性的单粒子烧毁 (SEB) 和其他单粒子效应 (SEE),并且在额定工作电压的 ∼ 20% 时漏电流出现不可接受的下降。超宽带隙半导体 Ga 2 O 3 、金刚石和 BN 也因其在电力电子和日盲紫外探测器中的高功率和高工作温度能力而受到探索。从平均键强度来看,Ga 2 O 3 似乎比 GaN 和 SiC 更能抵抗位移损伤。金刚石是一种高度抗辐射的材料,被认为是辐射探测的理想材料,特别是在高能物理应用中。金刚石对辐射暴露的响应在很大程度上取决于生长的性质(自然生长与化学气相沉积),但总体而言,金刚石对高达几 MGy 的光子和电子、高达 10 15(中子和高能质子)cm − 2 和 > 10 15 介子cm − 2 的辐射具有抗辐射能力。BN 对高质子和中子剂量也具有抗辐射能力,但由于中子诱导损伤,h-BN 会从 sp 2 杂化转变为 sp 3 杂化,并形成 c-BN。宽带隙和超宽带隙半导体对辐射的响应,尤其是单粒子效应,还需要更多的基础研究。© 2021 电化学学会(“ ECS ” )。由 IOP Publishing Limited 代表 ECS 出版。[DOI:10.1149/2162-8777/ abfc23 ]
带隙基准源是模拟、数字或混合信号电路的关键元件,例如模数转换器、数模转换器、低压差稳压器、锁相环和许多其他电子设备[1、2、3、4、5、6、7]。带隙基准源提供的电压具有明确而稳定的特性,并且对电源电压和温度变化不敏感。基准源的精度和稳定性对后续电路的性能起着重要作用[8、9]。因此,已经提出了许多高阶温度补偿技术来降低 TC。[10、11、12] 中讨论了依赖于温度的电阻比补偿技术。其曲率补偿效果主要由两个温度
工程,例如无人机传感器、基于天线的传感器和应用、多孔硅:制造和特性、光子器件和传感器、光学传感器的最新进展、WDM 组件和系统、传感器和换能器、纳米级多孔硅:应用基础、纳米级光学传感器设备、光子带隙结构、光纤传感器基础与应用、光纤通信系统简介、研究方法等。会议/STTP/研讨会:
通过将碳和硅添加到碳化物表面上,我的论文揭示了一种创建二维碳化硅碳化物的新方法,这种材料可能导致更有效的电子设备。如大多数人所知道的那样,今天的电子产品严重依赖硅。为了改善我们的设备,这些硅电子设备已变得越来越小,但现在已经达到了极限。想象一下,如果不使用庞大的三维结构,我们可以使用堆叠在一起的超薄原子。这些床单被称为二维(2D)材料,自2010年获得诺贝尔奖获奖石墨烯以来就引发了一波研究。石墨烯是一层碳原子,向我们展示了2D材料可以彻底改变技术,但它有局限性。例如,石墨烯没有带隙,这对于控制计算机等设备中的电流至关重要,我们需要清除开/关状态(例如管理汽车流量的交通信号灯)。此频段间隙对于创建二进制二进制(电流)和零(无电流)是计算机逻辑的基础至关重要。带有带隙的材料称为半导体,具有直接带隙的材料对于LED,激光器和太阳能电池等设备特别有用。直接带隙就像是一条井井有条的道路,在交通信号灯处停止后,允许汽车平稳,高效地加速,而间接的频段隙就像是一条扭曲的道路,使汽车需要更长的时间才能达到全速。建立在这一发现的基础上,我的目标是直接在TAC水晶上创建2D SIC。在我的研究中,我专注于创建一种新的2D材料:碳化硅(SIC),将硅原子和碳原子组合成单层。科学家认为,2D SIC可能是一个改变游戏规则的人,因为它具有直接的乐队差距,但使其非常具有挑战性。最近,一个突破表明,在顶部加热用薄薄的碳化物(TAC)加热碳化硅晶体可以帮助形成2D SIC。通过将碳和硅添加到加热的TAC表面,我成功形成了2D SIC。这种方法使我可以更好地控制编队过程,并更深入地了解2D SIC的成长方式。另外,通过调整碳的量,我可以在2D SIC的顶部创建石墨烯层。石墨烯的稳定性提高了将其用作2D SIC上的保护层的令人兴奋的可能性。未来的研究可以探索这种可能性。最重要的是,我的作品展示了一种创建2D SIC的新方法,使其更接近被用于下一代电子和光学设备。这可能会导致更快,更高效的技术,继续我们用硅取得的进步,但将其提升到一个新的水平。