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金刚石色心调控及光学谐振器的研究进展

固体电子学研究与进展 2024年第2期44卷 93-108页

作者：杨良禾刘金龙屠菊萍郑宇亭牟恋希李灏魏俊俊李成明北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京科技大学顺德创新学院广东佛山528399 中电科第三代半导体科技有限公司北京100041

金刚石因其优异的光学特性和色心发射器而被应用于光子器件领域。光学谐振器是一种微纳米光学结构,基于有限模体积内的光-物质相互作用增强,能够将金刚石色心的发射与谐振器的增强效应相结合,有选择性地增强色心的发射,用于在光子电路... 详细信息

金刚石因其优异的光学特性和色心发射器而被应用于光子器件领域。光学谐振器是一种微纳米光学结构,基于有限模体积内的光-物质相互作用增强,能够将金刚石色心的发射与谐振器的增强效应相结合,有选择性地增强色心的发射,用于在光子电路中提供稳定且强度充足的光学信号。近年来,金刚石微纳加工技术的发展推动了金刚石光学谐振器的研究和应用。本文总结了金刚石光学谐振器的研究现状,概述了金刚石的基本性质、合成与加工方法,介绍了金刚石色心的生成以及其与光学谐振器的耦合原理,梳理了三种不同类型的金刚石光学谐振器的研究进展,并对未来金刚石光学谐振器的发展进行了展望。

关键词：金刚石光学谐振器色心微纳加工 Purcell效应

射频异构集成微系统多层级协同仿真建模与PDK技术综述

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微电子学与计算机 2024年第1期41卷 11-25页

作者：刘军高爽汪曾达王大伟陈展飞杭州电子科技大学集成电路科学与工程学院浙江杭州310018 中电科第三代半导体科技有限公司北京100043

作为后摩尔技术的可选路径之一,基于异构集成工艺实现的集成微系统具有高集成度、低成本、高性能等优点,引起学术界和工业界的广泛关注。异构集成微系统设计是以系统为中心的多层级协同设计,对传统以晶体管为中心的设计方法和设计流程... 详细信息

作为后摩尔技术的可选路径之一,基于异构集成工艺实现的集成微系统具有高集成度、低成本、高性能等优点,引起学术界和工业界的广泛关注。异构集成微系统设计是以系统为中心的多层级协同设计,对传统以晶体管为中心的设计方法和设计流程带来新的挑战,同时对设计环境的开发带来新的要求。本文对射频集成微系统设计中所需的基础器件/结构建模方法、多工艺混合工艺设计套件(Process Design Kit,PDK)技术、以及电路-模块-系统多层级协同仿真等技术最新进展进行综述。

关键词：异构集成射频微系统多层级协同仿真建模方法多工艺混合工艺设计套件(PDK)

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氨热法GaN单晶生长的位错密度演变研究

人工晶体学报 2024年第3期53卷 480-486页

作者：夏政辉李腾坤任国强解凯贺卢文浩李韶哲郑树楠高晓冬徐科中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所苏州215123 中国科学技术大学纳米科学与技术学院合肥230026 苏州纳维科技有限公司苏州215123 江苏第三代半导体研究院苏州215000

氮化镓单晶具有高击穿电压、直接带隙、高饱和电子漂移速率、良好的化学稳定性等特性,在光电子器件和大功率电子器件中有广泛的应用。然而异质外延氮化镓会产生高位错密度,限制了氮化镓基器件的性能发挥。本研究以HVPE-GaN为籽晶,采用... 详细信息

氮化镓单晶具有高击穿电压、直接带隙、高饱和电子漂移速率、良好的化学稳定性等特性,在光电子器件和大功率电子器件中有广泛的应用。然而异质外延氮化镓会产生高位错密度,限制了氮化镓基器件的性能发挥。本研究以HVPE-GaN为籽晶,采用氨热法生长了氮化镓单晶,利用扫描电子显微镜(SEM),光学显微镜和湿法腐蚀研究了氨热法氮化镓单晶籽晶区至侧向生长区的位错演变。研究结果表明,侧向生长区的氮化镓单晶位错密度明显低于籽晶区,侧向生长超过25μm后,位错密度降低2个数量级。

关键词：氮化镓单晶氨热法侧向生长位错密度腐蚀坑

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金锡键合在薄膜体声波滤波器晶圆级封装中的研究

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压电与声光 2024年第3期46卷 339-342页

作者：金中张基钦吕峻豪阮文彪刘娅甑静怡孙明宝孙彦红中电科芯片技术(集团)有限公司重庆400060 厦门云天半导体科技有限公司福建厦门361026

薄膜体声波滤波器(FBAR)作为一种无源、体积小和耐功率高的器件,被广泛应用于射频信号处理中。晶圆级气密封装作为小型化封装的代表,在各种高可靠性应用场景中占据重要地位。金-金键合和金-锡键合被广泛应用于薄膜体声波滤波器的气密性... 详细信息

薄膜体声波滤波器(FBAR)作为一种无源、体积小和耐功率高的器件,被广泛应用于射频信号处理中。晶圆级气密封装作为小型化封装的代表,在各种高可靠性应用场景中占据重要地位。金-金键合和金-锡键合被广泛应用于薄膜体声波滤波器的气密性晶圆级封装中,但金-锡键合在工艺上更易实现。该文针对金-锡键合在气密性晶圆级封装中的应用进行了研究,在保证键合强度的情况下制作了3 GHz滤波器样品,其性能测试一致性良好,可靠性达到要求。

关键词：薄膜体声波滤波器晶圆级封装金锡键合

界面工程调控石墨烯/氮化镓紫外光电探测性能研究（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第3期 21-26页

作者：高芳亮陈坤刘青王幸福杨纪锐徐明俊贺宇浩石宇豪许腾文阳志超李述体华南师范大学半导体科学与技术学院东莞南方半导体科技有限公司

界面工程是提高光电探测器性能的有效方法之一。报道了基于界面工程调控的石墨烯(Gr,2D)/GaN(3D)范德瓦耳斯异质结紫外光电探测器。GaN吸收光子产生电子空穴对，并在内建电场作用下发生分离。其中，光生空穴利用隧穿效应向Gr一侧迁移，... 详细信息

界面工程是提高光电探测器性能的有效方法之一。报道了基于界面工程调控的石墨烯(Gr,2D)/GaN(3D)范德瓦耳斯异质结紫外光电探测器。GaN吸收光子产生电子空穴对，并在内建电场作用下发生分离。其中，光生空穴利用隧穿效应向Gr一侧迁移，而光生电子向GaN一侧迁移。在较高的电场驱动下，载流子将发生碰撞，造成光电流倍增，使得器件的光吸收效率与光电转化效率有明显提升。因此，器件在-2 V偏压条件和5μW/cm2紫外光照射下，展示出较高的响应度(395.2 A/W)和较大的探测率(4.425×1015Jones)值。该研究丰富了界面工程技术在Gr基紫外光电探测器的应用，为制备高性能紫外探测器提供了可能。

关键词：氮化镓二维/三维金属有机化学气相沉积紫外探测器

界面工程调控石墨烯/氮化镓紫外光电探测性能研究(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第3期61卷 1-6页

作者：高芳亮陈坤刘青王幸福杨纪锐徐明俊贺宇浩石宇豪许腾文阳志超李述体华南师范大学半导体科学与技术学院广东广州510631 东莞南方半导体科技有限公司广东东莞523781

界面工程是提高光电探测器性能的有效方法之一。报道了基于界面工程调控的石墨烯(Gr,2D)/GaN(3D)范德瓦耳斯异质结紫外光电探测器。GaN吸收光子产生电子空穴对,并在内建电场作用下发生分离。其中,光生空穴利用隧穿效应向Gr一侧迁移,而... 详细信息

界面工程是提高光电探测器性能的有效方法之一。报道了基于界面工程调控的石墨烯(Gr,2D)/GaN(3D)范德瓦耳斯异质结紫外光电探测器。GaN吸收光子产生电子空穴对,并在内建电场作用下发生分离。其中,光生空穴利用隧穿效应向Gr一侧迁移,而光生电子向GaN一侧迁移。在较高的电场驱动下,载流子将发生碰撞,造成光电流倍增,使得器件的光吸收效率与光电转化效率有明显提升。因此,器件在-2 V偏压条件和5μW/cm^(2)紫外光照射下,展示出较高的响应度(395.2 A/W)和较大的探测率(4.425×10^(15)Jones)值。该研究丰富了界面工程技术在Gr基紫外光电探测器的应用,为制备高性能紫外探测器提供了可能。

关键词：氮化镓二维/三维金属有机化学气相沉积紫外探测器

电网用5 200 V压接式逆导IGBT模块

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半导体技术 2024年

作者：朱利恒王滨蔡海陈星覃荣震肖强株洲中车时代半导体有限公司功率半导体与集成技术全国重点实验室

为了进一步增加功率密度、降低热阻，基于平面增强型U形IGBT元胞结构设计了一种优化芯片背面的逆导（RC）IGBT芯片。通过将RC-IGBT芯片柔性压接封装成模块，研究模块的高温动、静态性能和子模组的极限性能。通过在芯片正面增加n型载流... 详细信息

为了进一步增加功率密度、降低热阻，基于平面增强型U形IGBT元胞结构设计了一种优化芯片背面的逆导（RC）IGBT芯片。通过将RC-IGBT芯片柔性压接封装成模块，研究模块的高温动、静态性能和子模组的极限性能。通过在芯片正面增加n型载流子存储层结构和结型场效应晶体管（JFET）区注入降低正向导通压降(VCE，on)，通过在芯片背面逐渐减小n+区域宽度消除正向导通压降回跳现象。测试结果表明，该模块在125 ℃、3 000 A下VCE，on为3.18 V，反向导通压降(VF)为1.95 V。3 400 V母线电压下，子模组IGBT能关断3.9倍额定电流，可以通过21 V栅压、10 μs的一类短路极限测试；快恢复二极管（FRD）的反向恢复峰值瞬时功率达6 MW以上，并可通过峰值电流达23倍额定电流（11.5 kA）的浪涌测试。相比同类产品，该RC-IGBT模块静态性能和极限性能均具有明显优势，能应用于大电流复杂工况的电网环境中。

关键词：逆导(RC)IGBT 压接模块低导通损耗宽安全工作区浪涌电流

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基于单目视觉与改进势场法的避障算法

激光与红外 2024年第6期54卷 980-990页

作者：纪宇航蔡文靖刘鑫王礼贺中电科光电科技有限公司北京100015

针对无人平台在未知环境缺乏全局障碍物位置信息难以进行实时避障的问题,提出一种融合深度神经网络和改进人工势场的动态避障方法。首先利用YOLOv5s轻量目标检测网络和轻量化深度估计网络构建障碍感知模块,探测障碍物位置和深度;其次使... 详细信息

针对无人平台在未知环境缺乏全局障碍物位置信息难以进行实时避障的问题,提出一种融合深度神经网络和改进人工势场的动态避障方法。首先利用YOLOv5s轻量目标检测网络和轻量化深度估计网络构建障碍感知模块,探测障碍物位置和深度;其次使用目标框和等效深度描述周围障碍物的三维信息;然后将自身平台投影到图像平面形成核心区,并根据障碍物的等效深度网格与核心区的位置关系计算核心区在像平面虚拟势场受力方向、所需要的偏航角和线速度;最后控制系统接收到信号后引导无人平台转向或制动,使核心区内部深度大于设定的安全距离完成动态避障。实验基于单目可见光和红外进行避障测试,结果表明视觉感知模块可以准确探测常见障碍物的位置和深度,核心区能够直观地反映无人平台与障碍物的位置关系,方法仅依赖单目传感器便可实现有效避障,相比于传统方法成本低廉、部署灵活,为无人平台在日间、夜间的未知环境进行避障提供了新思路。

关键词：深度学习动态避障人工势场

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智能化红外焦平面应用前景与发展现状

激光与红外 2024年第1期54卷 3-9页

作者：袁媛于艳李敬国中电科光电科技有限公司北京100015

智能化红外焦平面探测器的出现,依赖于先进的红外材料、器件技术和工艺水平以及集成电路技术和工艺的飞速发展;其能够针对不同的场景对探测器的工作状态进行自适应调整,而且在探测器上能够实现部分信号处理功能。智能化红外探测器的出现... 详细信息

智能化红外焦平面探测器的出现,依赖于先进的红外材料、器件技术和工艺水平以及集成电路技术和工艺的飞速发展;其能够针对不同的场景对探测器的工作状态进行自适应调整,而且在探测器上能够实现部分信号处理功能。智能化红外探测器的出现,大大提高了红外系统的灵活性,同时为日益复杂的探测场景提供了更加精准的探测能力。本文从智能化红外探测器应用的背景需求作为切入点,阐明发展智能化探测器的必要性;最后介绍了智能化红外探测器发展状况及未来发展趋势。

关键词：红外焦平面数字化智能化