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三明治结构Ga2O3基紫外光电探测器的制备及等离激元表面修饰的研究

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三明治结构Ga2O3基紫外光电探测器的制备及等离激元表面修饰的研究

作者：韩吉超长春理工大学

学位级别：硕士

氧化镓（Ga2O3）具有4.8 e V-4.9 e V的超宽带隙和高击穿电场(约8 MV·cm-1),被广泛认为是制备日盲光电探测器的新一代半导体材料。非晶Ga2O3材料除了具有优异的光电特性外,还具有成本低廉、制备设备、工艺简单和无需晶格匹配衬底以及... 详细信息

氧化镓（Ga2O3）具有4.8 e V-4.9 e V的超宽带隙和高击穿电场(约8 MV·cm-1),被广泛认为是制备日盲光电探测器的新一代半导体材料。非晶Ga2O3材料除了具有优异的光电特性外,还具有成本低廉、制备设备、工艺简单和无需晶格匹配衬底以及生长温度低等独特优势,对非晶Ga2O3基紫外光电探测器展开研究具有重要意义。目前关于非晶Ga2O3基紫外光电探测器所面临的问题有如下几点:（1）基于非晶Ga2O3这种新一代半导体材料所制备的传统的金属-半导体-金属（MSM）结构Ga2O3基紫外光电探测器一般都是采用金（Au）电极,与非晶Ga2O3接触后形成的肖特基势垒较高,载流子迁移率低,另外还有着光吸收度低,光电转换效率低等问题。（2）对于双层膜Ga2O3基紫外光电探测器,采用三明治结构,一方面使得探测器光吸收率不再受到覆盖的不透明金属电极的影响,另一方面嵌入式电极形成了更多的肖特基接触,即提高有效电阻显著降低了暗电流,又提高了载流子的传输效率。在电场强度和耗尽层宽度的双重作用下实现器件光电性能的提升。（3）针对Ga2O3基紫外光电探测器光吸收率较低的问题,可以利用局域表面等离子体来修饰紫外探测器,由于其具有高的空间局域特性和强的局域场增强特性,成为了提高入射光利用率的最有效手段之一。根据以上几点问题,基于实际的需要,因此对Ga2O3基紫外光电探测器的优化及改善的实验过程如下:（1）为了降低肖特基势垒高度,实现载流子迁移率的增加和电子传输效率的提高,采用功函数较小的的钛（Ti）电极（4.33 e V）和铟（In）电极（4.12 e V）,制备单层Ga2O3/Ti和Ga2O3/In光电探测器。随后为了进一步提升单层膜探测器的光电性能,又采用管式炉进行关于电极部分的退火实验,研究了不同的退火参数,改善了电极与薄膜之间的接触效果,响应度平均增长2.8倍,光暗电流比增长了10倍,外量子效率增加了2～3倍,并通过对比四种探测器发现退火后的Ga2O3/Ti探测器的性能最为优异,在10 V偏压下,响应度能够达到0.023 A/W。（2）为了解决MSM结构暗电流高和光电转换率低的问题,制备了非晶Ga2O3基双层膜三明治结构的紫外光电探测器。通过背光式辐照和嵌入式电极大幅提升了探测器的光电性能。背光式辐照增加了半导体有源层的有效受光面积,实现了光吸收率的提升。Ga2O3/Ti/Ga2O3在20 V偏压下的光电流从Ga2O3/Ti的0.7 n A提高到了6.91 n A,外量子效率从10.5%提高到了71.9%。Zn O/Ti/Ga2O3在3 V偏压下的光电流从Zn O/Ti的7.88μA提高到了13.6μA,外量子效率从19.67%提高到了100.63%。（3）根据表面等离激元能够诱发表面电子集体共振,从而加速光生电子-空穴对的分离速率,引入铂金纳米粒子（Pt NPs）进行表面修饰。通过离子溅射仪,在非晶Ga2O3基紫外光电探测器的表面溅射Pt NPs制备了MSM结构的Ga2O3/Ti/Pt NPs和三明治结构的Ga2O3/Ti/Ga2O3/Pt NPs,Zn O/Ti/Ga2O3/Pt NPs探测器。采用不同溅射时间进行研究,分析了Pt NPs由溅射时间所引起的尺寸及覆盖面积的不同而引起的吸光度变化趋势,并结合由等离基元所引起的共振效果,所带来的光电性能的增益现象,进一步研究并分析了饱和点和衰减点的内部机制,实现了在等离激元表面修饰下的三种Ga2O3基紫外光电探测器的成功制备。Ga2O3/Ti/Pt NPs在10 V偏压下,溅射15 s的Pt NPs后,外量子效率从原本的0.17%提高到了118.76%,Ga2O3/Ti/Ga2O3/Pt NPs在10V偏压下,溅射15 s的Pt NPs后,外量子效率从原本的71.86%提高到了224.28%,Zn O/Ti/Ga2O3/Pt NPs在3 V偏压下,溅射5 s的Pt NPs后,270 nm紫外光照射的外量子效率由255.8%提高到了374.9%,355 nm紫外光照射的外量子效率由246.0%提高到了339.3%。

关键词：非晶Ga2O3薄膜紫外光电探测器三明治结构异质结等离激元

FZQ800平头塔式起重机机构的选型和设计

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科技创业家 2013年第23期 60-61+63页

作者：韩吉超山东丰汇设备技术有限公司

机构是塔式起重机的重要组成部分,为整机的运转提供动力和安全保障。机构的设计是塔式起重机设计的核心内容之一,机构设计的合理与否关系着整机的性能优劣及其市场竞争力。介绍FZQ800t·m平头塔式起重机机构的选型原则和设计方法,阐述... 详细信息

机构是塔式起重机的重要组成部分,为整机的运转提供动力和安全保障。机构的设计是塔式起重机设计的核心内容之一,机构设计的合理与否关系着整机的性能优劣及其市场竞争力。介绍FZQ800t·m平头塔式起重机机构的选型原则和设计方法,阐述塔式起重机各机构的构造特点和性能参数,为技术人员进行生产、制造提供学习和借鉴,并为用户选用产品提供参考信息。

关键词：塔式起重机机构选型设计

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浅谈提高“日”字形柱制造质量的方法

金属加工（热加工） 2021年第12期 44-45,50页

作者：董胜彬韩吉超李靖中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司山东济南250102 山东丰汇设备技术有限公司山东济南250200

“日”字形柱在钢结构厂房应用越来越普遍,因其结构复杂、焊接难度高,存在柱身扭曲、旁弯等质量问题。通过从人机料法环五个方面,分析了“日”字形柱焊接过程中的质量控制要点,并针对性地提出了质量控制的若干措施,对比传统工艺措施提... 详细信息

“日”字形柱在钢结构厂房应用越来越普遍,因其结构复杂、焊接难度高,存在柱身扭曲、旁弯等质量问题。通过从人机料法环五个方面,分析了“日”字形柱焊接过程中的质量控制要点,并针对性地提出了质量控制的若干措施,对比传统工艺措施提出了改进的工艺方案。经实践验证,改进的质量控制措施大大提高了“日”字形柱的一次送检合格率,为同类型钢结构柱制造提供了借鉴经验。

关键词： “日”字形柱质量控制焊接变形

基于动臂起重机的全倍率变换全吊钩互换的组合起吊装置

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起重运输机械 2012年第10期 23-26页

作者：李鹏举韩吉超仉健康山东丰汇设备技术有限公司济南250200

指出了起重机倍率变换的必要性,介绍动臂变幅起重机的滑轮组倍率和组合起吊装置的构造和特点,阐述该装置的全倍率变换方法和全吊钩互换方法。通过实例介绍该装置的起吊能力和性能参数,分析该装置全倍率变换、全吊钩互换和多种额定起重... 详细信息

指出了起重机倍率变换的必要性,介绍动臂变幅起重机的滑轮组倍率和组合起吊装置的构造和特点,阐述该装置的全倍率变换方法和全吊钩互换方法。通过实例介绍该装置的起吊能力和性能参数,分析该装置全倍率变换、全吊钩互换和多种额定起重量变换的实现。

关键词：动臂变幅起重机全倍率变换吊钩起吊装置

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风电塔筒施工专用液压提升装置研制

建筑机械化 2021年第12期42卷 38-40,68页

作者：韩吉超史海红张峰山东丰汇设备技术有限公司山东济南250100

研究开发一种风电吊装领域风场现浇混凝土塔筒施工过程中专用的液压提升装置,该系统的成功应用突破了传统预制混凝土风电塔筒安装工艺,降低了安装机械的台班费用,为风电塔筒安装提供了全新方案。

关键词：风电吊装混凝土塔筒液压提升装置

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自行式塔式起重机门架关键技术研究

建筑机械化 2020年第3期41卷 15-17页

作者：沈兰华范开英韩吉超山东丰汇设备技术有限公司山东济南250000

分析了自行式塔机行走部分的结构形式,提出了门架结构的设计和制作要求,策划施工方案,控制质量要求,并通过制作验收和运行状态的测量对比,验证了生产工艺和质量控制方案的可行性,并对标准修订内容进行了解读.

关键词：塔式起重机自行式门架预装配质量控制

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塔式起重机爬升系统设计研究

建筑机械化 2021年第11期42卷 17-19页

作者：韩吉超沈兰华范开英山东丰汇设备技术有限公司山东济南250200

整理了塔式起重机爬升系统的常见设计方案,对比了各方案的结构特点和适用范围,以内爬塔机为例讲解了爬升系统的参数设计原则和爬升放样要求,总结了两类特殊过程对爬升机构设计的约束条件,对爬升系统的设计具有指导意义。

关键词：塔式起重机爬升放样油缸设计安全规程

大数据背景下两阶段Leverage重要性抽样方法研究

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统计研究 2024年第10期 149-160页

作者：贺建风何韩吉华南理工大学经济与金融学院数量经济学系

大数据背景下，需要对传统的抽样调查技术进行改进，以应对数据结构变化。以杠杆得分为入样概率的Leverage重要性抽样能够增加高杠杆值样本点被抽中的概率，但也增加了异常值选入抽样子集的风险，使得抽样估计偏离真实值。为降低大数据... 详细信息

大数据背景下，需要对传统的抽样调查技术进行改进，以应对数据结构变化。以杠杆得分为入样概率的Leverage重要性抽样能够增加高杠杆值样本点被抽中的概率，但也增加了异常值选入抽样子集的风险，使得抽样估计偏离真实值。为降低大数据异常值影响，提高大数据抽样子集估计的稳健性，本文提出基于阈值自选择的两阶段Leverage重要性抽样方法。该方法第一阶段以样本距离的有序聚类识别稳健子集，使得用于二阶段抽样的样本更具代表性，第二阶段则是在稳健子集的基础上获得稳健抽样估计。模拟分析结果表明，本文所提方法能够提升线性回归系数估计的精度，在漂移型、波动型和混合型离群值中均适用。实证分析中本文所提方法在三个案例数据中拥有较小的预测值均方误差，有效降低了异常值的影响。

关键词：大规模数据线性模型有序聚类 Leverage重要性抽样

基于CUDA的国密算法SM3和SM4的设计与实现

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基于CUDA的国密算法SM3和SM4的设计与实现

作者：韩吉昌吉林大学

学位级别：硕士

哈希算法和对称加密算法都是密码学中最重要的算法,其中,SM3算法作为我国哈希密码标准,具有强抗碰撞性和不可逆性,被广泛应用于数字签名和随机数的生成等任务中;而SM4算法作为我国对称加密算法标准,也同样被广泛应用于金融、电子政务、... 详细信息

哈希算法和对称加密算法都是密码学中最重要的算法,其中,SM3算法作为我国哈希密码标准,具有强抗碰撞性和不可逆性,被广泛应用于数字签名和随机数的生成等任务中;而SM4算法作为我国对称加密算法标准,也同样被广泛应用于金融、电子政务、云计算和物联网等多个领域的加密任务中。这两种国密算法主要基于CPU串行实现,但随着其在金融、电子商务等领域的大批量实时应用,对数据处理速度提出了更高的约束,这种实现形式在很多应用场景下已经不能满足效率需求。另一方面,尽管相继出现了多个平台上的SM3和SM4算法加速优化,例如FPGA,ASIC和量子电路等,但是对于其在GPU平台上的优化研究还处于起步阶段,已有的方法还存在着GPU的优势利用不足的问题,生成摘要和执行加密的速度还有很大的提升空间。针对上述的问题,本文设计并实现了基于CUDA的国密算法SM3和SM4,并对其中一些关键步骤做了进一步优化:针对SM3哈希算法,本文实现了四种不同的技术路线,包括单数据流单线程、多数据流单线程、单数据流多线程和多数据流多线程模式。采用了多种优化策略,包括内存合并访问、流水线技术、以及在摘要生成过程中使用多路线程并行的方法完成数据扩展压缩的逻辑计算等。实验结果表明,多数据流多线程模式表现最为出色。在考虑CPU和GPU之间传输时间的情况下,多数据流多线程优化方法的峰值吞吐量达到了166.42 Gb/s,是当前已知最佳GPU实现SM3算法性能的1.96倍;不计传输时间的条件下,SM3并行优化算法的峰值吞吐量达到了8,543.43 Gb/s。因此,相对于其他SM3算法的优化实现,本文提出的基于CUDA的SM3算法并行优化方法能够显著提高摘要生成速率,以满足不断增长的海量并行数据处理需求。对于SM4对称加密算法,根据SM3的优化方法的实际表现,本文提出了一种多数据流多线程的并行优化方法,以解决算法加解密速度过慢的问题。该方法将输入的明文数据分组,生成多段分组数据,并将每个分组数据作为一个数据流执行加解密运算。数据流与单一线程进行捆绑,使用单一线程完成对应数据流的轮密钥生成和加密运算的完整流程。实验结果显示,在考虑CPU和GPU之间传输时间的情况下,SM4并行优化算法的峰值吞吐量达到26.85 Gb/s,是目前已知GPU实现SM4算法峰值吞吐量19.72 Gb/s的1.36倍;不考虑传输时间的情况下,优化算法获得了1,342.64 Gb/s的吞吐量,是目前已知算法峰值吞吐量74.85 Gb/s的17.93倍。综上所述,本文提出的基于CUDA的SM3和SM4并行优化算法在摘要生成和加解密方面取得了显著效能提升,相较于现有优化算法,表现更为出色,具有较强的实际应用价值。

关键词： CUDA SM3国密算法 SM4国密算法内存合并访问并行优化