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激光与光电子学进展 2024年第13期61卷 402-408页

作者：吴凯陈治良李忠洋邴丕彬徐娟张红涛谭联姚建铨华北水利水电大学电气工程学院天津大学精密仪器与光电工程学院激光与光电子研究所

提出了一种工作在1.55μm波长处的基于电化学金属化的偏振无关超表面光开关。该器件子单元包括硅衬底，二氧化硅介质层和嵌入二氧化硅中的银十字结构。子单元之间导电细丝的形成和断裂可以改变银十字结构的共振波长，从而触发光开关的... 详细信息

提出了一种工作在1.55μm波长处的基于电化学金属化的偏振无关超表面光开关。该器件子单元包括硅衬底，二氧化硅介质层和嵌入二氧化硅中的银十字结构。子单元之间导电细丝的形成和断裂可以改变银十字结构的共振波长，从而触发光开关的开启或关闭。数值结果表明，所提出的超表面光开关在1.55μm波长处的消光比可以达到14 dB以上，并且对于横电（TE）模和横磁（TM）模的光不敏感。所提出的器件有望解决高功耗和大规模光开关的问题，可用于光开关、光调制、光存储和计算以及大规模光子集成器件中。

关键词：电化学金属化偏振无关导电细丝光开关超表面

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纳米银局域增强SPR生物传感器的研究

纳米银局域增强SPR生物传感器的研究

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作者：郭瑞康电子科技大学

学位级别：硕士

光波导表面等离子体共振(CPWR)是利用波导边界处的消逝波来激发表面等离子体激元,使波导中的光场能量耦合到表面等离子体激元(SPP)中以产生表面等离子体共振(SPR)的现象;本文将BK7棱镜与Ag/a-SiO结构相结合,在a-SiO波导层表面处镶嵌Ag... 详细信息

光波导表面等离子体共振(CPWR)是利用波导边界处的消逝波来激发表面等离子体激元,使波导中的光场能量耦合到表面等离子体激元(SPP)中以产生表面等离子体共振(SPR)的现象;本文将BK7棱镜与Ag/a-SiO结构相结合,在a-SiO波导层表面处镶嵌Ag纳米颗粒以构成Ag/a-SiO/a-SiO:Ag结构新型CPWR生物传感器,利用Ag纳米颗粒在光波场下激发的局域表面等离子体共振(LSPR)与CPWR共振耦合以增强生物传感器的特征指标。在原结构基础上加一层薄电极(ITO),金属Ag在电场作用下发生电化学金属化(ECM)效应,以影响生物传感器特征指标的变化。论文得出如下主要结论:(1)波长模式检测方式下,Ag/a-SiO/a-SiO:Ag结构新型CPWR生物传感器因a-SiO:Ag中Ag纳米颗粒产生LSPR效应,从而使新型CPWR传感器的特征指标优于无Ag纳米颗粒型CPWR传感器,具体为共振深度变大、灵敏度增加以及品质因数(FOM)增加。(2)偏压下的Ag/a-SiO/a-SiO:Ag/ITO与Ag/a-SiO:Ag/a-SiO/ITO两种结构都表现出了ECM机制,虽此时生物传感器的共振深度、FWHM、品质因数变差;但其中Ag/a-SiO:Ag/a-SiO/ITO结构的SPR生物传感器在正、负偏压情况下实现了特征指标的调谐。

关键词：表面等离子体共振生物传感器局域表面等离子体共振电化学金属化品质因数

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Cu导电通道忆阻器记忆开关及阈值开关特性研究

Cu导电通道忆阻器记忆开关及阈值开关特性研究

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作者：靳苗苗华中科技大学

学位级别：硕士

忆阻器作为新兴的基础信息器件,在非易失性高密度存储、类脑神经形态计算、可重构逻辑运算等领域具有广泛的应用前景,受到学术界和工业界广泛关注。通过调控忆阻器中金属导电通道的稳定性,可以实现非易失性记忆开关和易失性阈值开关行为... 详细信息

忆阻器作为新兴的基础信息器件,在非易失性高密度存储、类脑神经形态计算、可重构逻辑运算等领域具有广泛的应用前景,受到学术界和工业界广泛关注。通过调控忆阻器中金属导电通道的稳定性,可以实现非易失性记忆开关和易失性阈值开关行为,前者可以作为嵌入式存储器、非易失逻辑功能的物理基础,而后者则可应用于构建选通管、人工神经元、随机数产生器等。本文系统研究了Cu导电通道型忆阻器的非易失性记忆开关和易失性阈值开关特性及其调控。研制出高性能Cu/GeTe/TiN非易失器件,通过采用CuTe金属合金电极和Ta金属阻挡层,成功实现了阈值开关特性,探索了两类开关特性的共性物理机制,并探讨了其应用前景。主要研究结果概述如下:(1)记忆开关方面,采用薄膜沉积、光刻、刻蚀等微纳工艺制备了纳米尺寸的通孔型Cu/GeTe/TiN忆阻器件,器件具有开关速度快(10次)和良好保持特性(>10 s@85 C)。通过I-V曲线拟合、面积依赖性及温度特性等研究分析,提出低阻态为Cu金属导电丝传导机制,注入电子在相邻的Cu原子或团簇之间跳跃传导,而高阻态为肖特基传导机制。提出Cu/GeTe/TiN忆阻器高阻态存在Cu/Gap/Cu势垒结构,表明锥形Cu金属导电丝从TiN电极往Cu电极处生长。利用反向串联结构的Cu/GeTe/TiN忆阻器,实验实现了可重构的非易失IMP/NOT和OR/COPY逻辑功能,器件在低功耗存算一体技术方面具有应用潜力。(2)阈值开关方面,提出了两种方法控制Cu离子在GeTe中的输运行为,调控器件的阈值开关行为。首先采用CuTe金属合金作为上电极,有效控制了注入GeTe功能层中Cu离子的含量,在CuTe/GeTe/TiN器件中成功获得了易失性阈值开关行为。其次,研究了Ta金属阻挡层厚度对Cu/Ta/GeTe/TiN器件电阻开关行为的影响。其中,Cu/Ta(4 nm)/GeTe/TiN器件具有稳定的阈值开关特性,但随着限制电流的增大,Cu离子进入功能层中数量增多,导电丝自发断裂的几率减小,器件出现非易失性记忆开关行为的概率增大。随着Ta厚度的增加(6 nm、10 nm),器件出现反常的记忆开关特性,可以认为是Ta发生电化学反应,直接参与了电阻开关过程。

关键词：忆阻器非易失性记忆开关易失性阈值开关电化学金属化 Cu金属导电通道非易失逻辑

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