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热电子发射同轴二极管几何结构对空间电荷限制流的影响

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原子能科学技术 2021年第8期55卷 1516-1522页

作者：吴荣燕周剑良阳璞琼南华大学电气工程学院湖南衡阳421001 南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001

本文基于同轴二极管一维空间电荷限制流经典理论公式,利用CST粒子工作室研究了热电子向外发射同轴二极管二维空间电荷限制流随二极管几何结构参数变化的规律和几何结构对虚阴极产生临界条件的影响。结果表明,二极管修正系数是纵横比的... 详细信息

本文基于同轴二极管一维空间电荷限制流经典理论公式,利用CST粒子工作室研究了热电子向外发射同轴二极管二维空间电荷限制流随二极管几何结构参数变化的规律和几何结构对虚阴极产生临界条件的影响。结果表明,二极管修正系数是纵横比的单调递减函数;随阳极半径与阴极半径比值的增大,修正系数逐渐降低;二极管的电压、阳极和阴极半径及阴极长度均会影响虚阴极的产生。本文研究结果将为射频四极管结构设计及优化提供参考和理论依据。

关键词：热电子同轴二极管二维空间电荷限制流 CST粒子工作室纵横比虚阴极

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硅基热电子短波红外探测技术(封面文章·特邀)

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红外与激光工程 2024年第4期53卷 1-22页

作者：文鑫皓贾瑀于乐泳邵丽陈惠霞朝杰汤林龙史浩飞重庆邮电大学光电工程学院重庆400065 中国科学院重庆绿色智能技术研究院微纳制造与系统集成研究中心重庆400714

短波红外具有穿透烟雾的特性,可在低光照环境或恶劣天气条件下成像,在军事、安防、环境监测等多个领域展现出重要应用价值。硅基热电子短波红外探测技术因具备与CMOS半导体工艺兼容、响应波段灵活可调等独特优势,已成为当前研究的热点... 详细信息

短波红外具有穿透烟雾的特性,可在低光照环境或恶劣天气条件下成像,在军事、安防、环境监测等多个领域展现出重要应用价值。硅基热电子短波红外探测技术因具备与CMOS半导体工艺兼容、响应波段灵活可调等独特优势,已成为当前研究的热点。文中系统地回顾了该领域的国内外研究进展,剖析了与光电转换效率密切相关的热电子产生、传输与注入等物理过程中的能量损耗机制。在此基础上,总结了针对性的改进策略,包括通过光学吸收增强和热损耗抑制来增加热电子的产生效率;通过精确调控热电子的初始位置、能量、动量分布及自由程来优化其传输过程;以及利用肖特基结和界面调控等技术来提高热电子的注入概率。此外,文中还讨论了暗电流的抑制方法,以期提升探测器的整体性能。最后,展望了硅基热电子红外光电探测器未来的发展方向。

关键词：短波红外热电子探测器肖特基结

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分形等离激元黑金的热电子催化性能

高等学校化学学报 2020年第7期41卷 1638-1644页

作者：余仁鹏韩梅张梦瑶刘建芳李末霞胡家文湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室湖南省二维材料重点实验室湖南大学化学化工学院长沙410082

借鉴电镀工业中过电流"烧焦"现象,在过电流沉积条件下一步制备出等离激元黑金.扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和紫外-可见-近红外吸收光谱等表征结果显示,该黑金是具有三维分形结构的多晶纳米金,可以在400~1800 nm宽波段范... 详细信息

借鉴电镀工业中过电流"烧焦"现象,在过电流沉积条件下一步制备出等离激元黑金.扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和紫外-可见-近红外吸收光谱等表征结果显示,该黑金是具有三维分形结构的多晶纳米金,可以在400~1800 nm宽波段范围内吸收光.电催化甲醇结果显示,黑金在宽波长光照下可以将甲醇的电催化效率提高15.2%,其主要贡献来源于等离激元生成的热电子,而一小部分来自环境热.在不同的单色光照条件下,黑金的催化效率差别不大,表明其对光能的利用没有明显的波长选择性.

关键词：等离激元黑金宽波段吸收热电子光催化

半绝缘GaAs光电导开关体内热电子的光电导振荡特性

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物理学报 2009年第12期58卷 8554-8559页

作者：施卫薛红马湘蓉西安理工大学应用物理系西安710048 渭南师范学院物理与电子工程系渭南714000

用波长为532nm、脉冲宽度为5ns的超短激光脉冲触发电极间隙为4mm的半绝缘GaAs光电导开关,开关偏置电压从500V开始以步长50V逐渐增加,直到开关出现非线性电脉冲输出.研究表明,线性和非线性电脉冲波形均呈现出在经历一个主脉冲之后,其后... 详细信息

用波长为532nm、脉冲宽度为5ns的超短激光脉冲触发电极间隙为4mm的半绝缘GaAs光电导开关,开关偏置电压从500V开始以步长50V逐渐增加,直到开关出现非线性电脉冲输出.研究表明,线性和非线性电脉冲波形均呈现出在经历一个主脉冲之后,其后跟随几个幅值较小且具有周期性和不同程度的减幅振荡.分析了开关体内载流子(热电子)的微观状态和输运过程,在直流偏置电场作用下,开关体内的热电子在电子-电子、电子-声子相互作用过程中,当它们的弛豫时间大于载流子的寿命时,光电子的输运可通过迁移率变化引起光电导振荡,这是开关输出电脉冲出现振荡的原因.

关键词：光电导开关热电子弛豫光电导振荡

基于等离激元热电子效应的光电晶体管制备及其特性

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光学精密工程 2018年第3期26卷 517-522页

作者：陈广甸翟雨生李裕培王琦龙东南大学电子科学与工程学院信息显示与可视化国际合作实验室江苏南京210096

为了解决典型宽禁带半导体光电探测器件的工作波段限制材料禁带宽度的问题,对基于表面等离激元热电子效应的光电晶体管进行了制备和光电性能研究,提出一种采用重掺杂的硅片作为背栅极、二氧化硅(SiO_2)氧化层作为绝缘层,且能利用等离激... 详细信息

为了解决典型宽禁带半导体光电探测器件的工作波段限制材料禁带宽度的问题,对基于表面等离激元热电子效应的光电晶体管进行了制备和光电性能研究,提出一种采用重掺杂的硅片作为背栅极、二氧化硅(SiO_2)氧化层作为绝缘层,且能利用等离激元热电子效应的光电晶体管,有望实现响应光谱的调控。利用热退火方法在绝缘层表面修饰金纳米颗粒,并结合射频溅射、物理掩模和真空热蒸镀的方法实现了热电子效应铟镓锌氧化物(IGZO)光电晶体管。器件的光学和电学性能测试结果表明:修饰金纳米颗粒的光电晶体管在658nm红光入射下产生明显的光电响应,外加90V栅极偏压时,光电流提升约为2.2倍。金纳米颗粒修饰的等离激元热电子结构有效调控了该型晶体管的响应光谱范围,不受材料禁带宽度的限制,而且晶体管的背栅调控进一步放大光电流,提高了器件的量子效率。

关键词：光电探测等离激元热电子禁带宽度铟镓锌氧化物

Au/TiO_(2)复合纳米结构增强热电子光电探测器宽谱响应性能

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红外与激光工程 2023年第3期52卷 340-350页

作者：郭思彤邱开放王文艳李国辉翟爱平潘登冀婷崔艳霞太原理工大学物理学院山西太原030024 太原理工大学光电工程学院山西太原030024 兴县经开区铝镁新材料研发有限公司山西吕梁035300

宽谱响应光电探测器在图像传感和光通信等领域应用前景广阔。金属微纳结构通过激发表面等离激元共振效应可高效产生热载流子,将它们与宽带隙半导体构成异质结构,便可利用热载流子开发出低成本宽谱响应光电探测器。研究设计了一种基于Au/... 详细信息

宽谱响应光电探测器在图像传感和光通信等领域应用前景广阔。金属微纳结构通过激发表面等离激元共振效应可高效产生热载流子,将它们与宽带隙半导体构成异质结构,便可利用热载流子开发出低成本宽谱响应光电探测器。研究设计了一种基于Au/TiO_(2)复合纳米结构的热电子光电探测器。其中TiO_(2)层经退火后形成尺度约为百纳米的凹凸结构,Au纳米颗粒层与用作电极的保形Au膜共同组成了激发表面等离激元共振的纳米结构。由于Au/TiO_(2)复合纳米结构的协同作用,该器件在400~900 nm范围内具有宽谱光吸收性能,器件的平均光吸收效率为33.84%。在此基础上,该器件能够探测TiO_(2)本征吸收波段以外的入射光子。例如,在600 nm波长处,器件的响应率为9.67μA/W,线性动态范围为60 dB,器件的上升/下降响应速度分别为1.6 ms和1.5 ms。此外,利用有限元法进行了仿真计算,通过电场分布图验证了Au/TiO_(2)复合纳米结构中所激发的丰富表面等离激元共振效应是其实现宽谱高效探测的原因所在。

关键词：光电探测器表面等离激元金属纳米结构热电子宽谱

Ag/SiO_(2)/TiO_(2)纳米碗阵列的构建及其热电子传输

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工程热物理学报 2022年第6期43卷 1631-1636页

作者：于泽鑫桑丽霞北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室及传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

为高效收集并利用Ag/TiO_(2)光阳极中的热电子,增大接触面积并改变热电子的传输方式是很有必要的。本文制备了大孔径且分层的Ag/SiO_(2)/TiO_(2)纳米碗阵列并利用COMSOL软件模拟了其局域电场分布和电子–空穴浓度变化。结果表明,更多的A... 详细信息

为高效收集并利用Ag/TiO_(2)光阳极中的热电子,增大接触面积并改变热电子的传输方式是很有必要的。本文制备了大孔径且分层的Ag/SiO_(2)/TiO_(2)纳米碗阵列并利用COMSOL软件模拟了其局域电场分布和电子–空穴浓度变化。结果表明,更多的Ag粒子沉积到纳米碗内,添加的SiO_(2)层能促进光吸收并增强LSPR。大量热电子不再跨越肖特基势垒,而以隧穿形式穿过SiO_(2)层并注入TiO_(2)。Ag/SiO_(2)/TiO_(2)光电极的阻抗半径最小,光电流密度最高,表明电子迁移快速且受阻力小。

关键词：纳米碗阵列 Ag/TiO_(2) SiO_(2)层热电子隧穿

超热电子与金黑腔靶作用产生硬X射线的蒙特卡罗模拟

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物理学报 2011年第7期60卷 480-486页

作者：赵学峰李三伟蒋刚王传珂李志超胡峰李朝光中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 四川大学原子与分子物理研究所成都610065

激光打靶产生大量麦氏分布的超热电子,与金腔靶相互作用产生硬X射线.利用蒙特卡罗方法,对超热电子在金腔靶中的传输进行了研究,模拟了在不同超热电子温度、份额下硬X射线谱的变化及在不同腔体尺寸、腔壁厚度情况下,硬X射线谱的变化情况... 详细信息

激光打靶产生大量麦氏分布的超热电子,与金腔靶相互作用产生硬X射线.利用蒙特卡罗方法,对超热电子在金腔靶中的传输进行了研究,模拟了在不同超热电子温度、份额下硬X射线谱的变化及在不同腔体尺寸、腔壁厚度情况下,硬X射线谱的变化情况,给出硬X射线产生效率的决定因素.利用硬X射线谱反推得到的超热电子信息与蒙特卡罗程序模拟结果相结合的方法,获得金腔内部超热电子初始信息.

关键词：热电子超热电子蒙特卡罗方法硬X射线

GaAs/AlGaAs多量子阱结构的热电子效应

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红外与毫米波学报 1997年第2期16卷 97-101页

作者：吴惠桢李伟李正直杭州大学物理系

采用低温荧光激发光谱（ＰＬＥ）研究了ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多量子阱结构中热电子的弛豫过程，在ＰＬＥ谱中首次观察到ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多量子阱中ＬＯ声子的发射．用四能带Ｋａｎｅ模型计算了由轻、重空穴杂化效应引起的价带... 详细信息

采用低温荧光激发光谱（ＰＬＥ）研究了ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多量子阱结构中热电子的弛豫过程，在ＰＬＥ谱中首次观察到ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多量子阱中ＬＯ声子的发射．用四能带Ｋａｎｅ模型计算了由轻、重空穴杂化效应引起的价带结构的畸变及其对声子发射谱的影响．实验和理论计算结果均表明，光激发热电子可以通过发射ＬＯ声子直接弛豫到激子态上。

关键词：多量子阱激发光谱热电子砷化镓