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手性光场光电探测器研究进展

中国科学：物理学、力学、天文学 2023年第10期53卷 29-40页

作者：张冠宇吕国伟薛朝航林海龚旗煌北京大学物理学院介观物理国家重点实验室量子物质协同创新中心纳米光电子前沿科学中心北京100871

手性光场与物质相互作用现象在药物筛选、生物传感、成像、量子光学等领域有着十分广泛的应用.传统的手性光场探测方法主要利用光学偏振元件,将圆偏振光转化为线偏振光或进行分束,实现对手性光的检测分析.但其复杂的结构和较大的体积给... 详细信息

手性光场与物质相互作用现象在药物筛选、生物传感、成像、量子光学等领域有着十分广泛的应用.传统的手性光场探测方法主要利用光学偏振元件,将圆偏振光转化为线偏振光或进行分束,实现对手性光的检测分析.但其复杂的结构和较大的体积给探测器件的微型化和集成化带来困难.近年来,直接探测光场手性特征的光电探测器逐渐获得关注,当前主要有三种方法实现对手性光场的直接探测:利用手性材料、手性微纳光学结构以及可将光场手性转化为特定方向光电流的新机理.本文对基于此三类直接探测光场手性的光电探测器的原理和研究进展进行综述.

关键词：手性光场圆偏振光光电探测器手性响应

Si衬底上外延生长GaN基射频电子材料的研究进展

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人工晶体学报 2023年第5期52卷 723-731页

作者：杨学林沈波北京大学宽禁带半导体研究中心北京100871 北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室北京100871 教育部纳光电子前沿科学中心北京100871 量子物质科学协同创新中心北京100871

Si衬底因兼具大尺寸、低成本以及与现有CMOS工艺兼容等优势,使Si衬底上GaN基射频(RF)电子材料和器件成为继功率电子器件之后下一个该领域关注的焦点。由于力学性质与低阻Si衬底不同,高阻Si衬底上GaN基外延材料生长的应力控制和位错抑制... 详细信息

Si衬底因兼具大尺寸、低成本以及与现有CMOS工艺兼容等优势,使Si衬底上GaN基射频(RF)电子材料和器件成为继功率电子器件之后下一个该领域关注的焦点。由于力学性质与低阻Si衬底不同,高阻Si衬底上GaN基外延材料生长的应力控制和位错抑制问题仍然困难,且严重的射频损耗问题限制着其在射频电子领域的应用。本文简要介绍了Si衬底上GaN基射频电子材料的研究现状和面临的挑战,重点介绍了北京大学研究团队在高阻Si衬底上GaN基材料射频损耗的产生机理,以及低位错密度、低射频损耗GaN的外延生长等方面的主要研究进展。最后对Si衬底上GaN基射频电子材料和器件的未来发展作了展望。

关键词： Si衬底上GaN 金属有机化合物化学气相沉积应力位错射频损耗

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氮化物宽禁带半导体的MOCVD大失配异质外延

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人工晶体学报 2020年第11期49卷 1953-1969页

作者：沈波杨学林许福军北京大学宽禁带半导体研究中心北京100871 北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室北京100871 北京大学物理学院北京100871 量子物质科学协同创新中心北京100871 教育部纳光电子前沿科学中心北京100871

以氮化镓(GaN)、AlN(氮化铝)为代表的Ⅲ族氮化物宽禁带半导体是研制短波长光电子器件和高频、高功率电子器件的核心材料体系。由于缺少高质量、低成本的同质GaN和AlN衬底,氮化物半导体主要通过异质外延,特别是大失配异质外延来制备。由... 详细信息

以氮化镓(GaN)、AlN(氮化铝)为代表的Ⅲ族氮化物宽禁带半导体是研制短波长光电子器件和高频、高功率电子器件的核心材料体系。由于缺少高质量、低成本的同质GaN和AlN衬底,氮化物半导体主要通过异质外延,特别是大失配异质外延来制备。由此导致的高缺陷密度、残余应力成为当前深紫外发光器件、功率电子器件等氮化物半导体器件发展的主要瓶颈,严重影响了材料和器件性能的提升。本文简要介绍了氮化物半导体金属有机化学气相沉积(MOCVD)大失配异质外延的发展历史,重点介绍了北京大学在蓝宝石衬底上AlN、高Al组分AlGaN的MOCVD外延生长和p型掺杂、Si衬底上GaN薄膜及其异质结构的外延生长和缺陷控制等方面的主要研究进展。最后对Ⅲ族氮化物宽禁带半导体MOCVD大失配异质外延的未来发展做了简要展望。

关键词：氮化镓氮化铝金属有机化学气相沉积(MOCVD) 大失配异质外延宽禁带半导体

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微纳光子结构中光子和激子相互作用

物理学报 2019年第14期68卷 34-43页

作者：段雪珂任娟娟郝赫张淇龚旗煌古英北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室北京100871 北京大学教育部纳光电子前沿中心&量子物质科学协同创新中心北京100871 山西大学极端光学协同创新中心太原030006 北京量子信息科学研究院北京100193

微纳光子结构中超强的光场局域给光和物质相互作用带来了新的研究机遇.通过设计光学模式,微纳结构中的光子和激子可以实现可逆或者不可逆的能量交换作用.本文综述了我们近年来在微纳结构,尤其是表面等离激元及其复合结构中光子和激子在... 详细信息

微纳光子结构中超强的光场局域给光和物质相互作用带来了新的研究机遇.通过设计光学模式,微纳结构中的光子和激子可以实现可逆或者不可逆的能量交换作用.本文综述了我们近年来在微纳结构,尤其是表面等离激元及其复合结构中光子和激子在强弱耦合区域的系列研究工作,如高效可调谐及方向性的单光子发射,利用电磁真空构造增强光子和激子的耦合等.这些工作为微纳尺度上光和物质作用提供了新的物理内容,在芯片上量子信息过程及可扩展的量子网络构建中有潜在应用.

关键词：表面等离激元腔量子电动力学强耦合弱耦合

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硅基光电子:微电子与光电子的交融点

微纳电子与智能制造 2019年第3期1卷 4-15页

作者：周治平杨丰赫陈睿轩朱科建许鹏飞孙鹏斐北京大学电子系北京100871 北京大学深圳研究院深圳518057 北京大学纳光电子前沿科学中心北京100871

在以大数据为基础的现代信息社会,硅基光电子已经成为最具潜力的高效率、低成本片上解决方案。它的优势来源于成熟微电子技术和宽带光电子技术在微纳范畴内的有机结合。近年来,社会各界对这门学科的兴趣呈指数性增长。其应用也从最初的... 详细信息

在以大数据为基础的现代信息社会,硅基光电子已经成为最具潜力的高效率、低成本片上解决方案。它的优势来源于成熟微电子技术和宽带光电子技术在微纳范畴内的有机结合。近年来,社会各界对这门学科的兴趣呈指数性增长。其应用也从最初的微电子扩展到通信、计算、传感、人工智能,乃至消费领域。揭示了硅基光电子发展的最初动机和挑战,评述当前的研发进展,并讨论其巨大的应用价值。希望以此推动微电子与光电子业界的进一步深度合作,使这个高效率、低成本的片上解决方案早日进入现代人的日常生活。

关键词：硅基光电子微电子光通信光电子光电交融

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硅基调制器的最新研究进展(特邀)

光学学报 2024年第15期44卷 273-294页

作者：韩昌灏王皓玉舒浩文秦军王兴军北京大学电子学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室北京100871 美国加利福尼亚大学圣芭芭拉分校电子与计算机工程系加利福尼亚圣芭芭拉931063 北京大学集成电路学院北京100871 北京大学长三角光电科学研究院江苏南通226010 北京大学纳光电子前沿科学中心北京100871 北京信息科技大学信息与通信系统实验室北京100101 鹏城实验室广东深圳518055

随着新一代信息技术的大规模应用,全球数据总量呈现指数式增长趋势,光通信凭借其大带宽、大容量、低损耗、低串扰等优势成为信息通信网络的重要组成部分。硅基光电子技术作为光电子集成技术的重要分支,是实现光通信小型化、多功能化的... 详细信息

随着新一代信息技术的大规模应用,全球数据总量呈现指数式增长趋势,光通信凭借其大带宽、大容量、低损耗、低串扰等优势成为信息通信网络的重要组成部分。硅基光电子技术作为光电子集成技术的重要分支,是实现光通信小型化、多功能化的重要方法。在硅基光电子系统中,硅基调制器是完成信息传输与处理的核心功能单元。本文从硅基调制器的理论基础出发,综述硅基调制器的最新研究进展,按照材料体系的不同,分别对纯硅调制器与硅基异质材料调制器进行系统介绍,最后对该领域的未来发展进行详细讨论。

关键词：集成光学硅基调制器光电子学光通信光互连

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隧道场效应晶体管静电放电冲击特性研究

物理学报 2014年第17期63卷 368-375页

作者：王源张立忠曹健陆光易贾嵩张兴北京大学微纳电子学研究院北京100871 微纳电子与集成系统协同创新中心北京100871

随着器件尺寸的不断减小,集成度的逐步提高,功耗成为了制约集成电路产业界发展的主要问题之一.由于通过引入带带隧穿机理可以实现更小的亚阈值斜率,隧道场效应晶体管(TFET)器件已成为下一代集成电路的最具竞争力的备选器件之一.但是TFE... 详细信息

随着器件尺寸的不断减小,集成度的逐步提高,功耗成为了制约集成电路产业界发展的主要问题之一.由于通过引入带带隧穿机理可以实现更小的亚阈值斜率,隧道场效应晶体管(TFET)器件已成为下一代集成电路的最具竞争力的备选器件之一.但是TFET器件更薄的栅氧化层、更短的沟道长度容易使器件局部产生高的电流密度、电场密度和热量,使得其更容易遭受静电放电(ESD)冲击损伤.此外,TFET器件基于带带隧穿机理的全新工作原理也使得其ESD保护设计面临更多挑战.本文采用传输线脉冲的ESD测试方法深入分析了基本TFET器件在ESD冲击下器件开启、维持、泄放和击穿等过程的电流特性和工作机理.在此基础之上,给出了一种改进型TFET抗ESD冲击器件,通过在源端增加N型高掺杂区,有效的调节接触势垒形状,降低隧穿结的宽度,从而获得更好的ESD设计窗口.

关键词：隧道场效应晶体管(TFET) 静电放电(ESD) 传输线脉冲(TLP) 带带隧穿机理

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原子分辨显微分析技术研究进展

物理化学学报 2013年第7期29卷 1370-1384页

作者：袁秉凯陈鹏程仉君程志海裘晓辉王琛国家纳米科学中心北京100190 北京大学前沿交叉学科研究院北京100871

非接触原子力显微技术(NC-AFM)近年来发展迅速.NC-AFM对单个分子的成像和谱学实现了原子分辨和单个化学键分辨.NC-AFM自身功能的拓展及其与不同探针技术的联用将为材料、物理、化学和生命科学有关的研究提供崭新的思路.本文首先介绍NC-... 详细信息

非接触原子力显微技术(NC-AFM)近年来发展迅速.NC-AFM对单个分子的成像和谱学实现了原子分辨和单个化学键分辨.NC-AFM自身功能的拓展及其与不同探针技术的联用将为材料、物理、化学和生命科学有关的研究提供崭新的思路.本文首先介绍NC-AFM和qPlus传感器的基本原理,然后讨论原子尺度的相互作用力和短程力的精确测量,总结近年来NC-AFM在原子尺度的化学结构成像、化学识别、电子结构性质分析以及原子操纵技术中的研究进展,并讨论了开尔文探针力显微技术(KPFM)在局域接触势差(LCPD)测量方面的应用.最后展望了NC-AFM面临的挑战和发展机遇.

关键词：扫描探针显微技术非接触原子力显微技术 qPlus传感器化学识别原子操纵电子结构开尔文探针力显微技术

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创作者经济中的去中心化审查机制设计

中国科学：信息科学 2022年第6期52卷 992-1001页

作者：陈宏崟邓小铁孔雨晴陆宇暄北京大学前沿计算研究中心北京100871

创作者经济的兴起以及相应去中心化平台的搭建加速了权力向个体创作者的转移,然而由于去中心化平台缺乏中心内容审查和监管,创作者可能滥用权力,传递可能造成社会损害的信息.已有的去中心化审查机制缺乏对创作内容社会损害的严谨刻画,... 详细信息

创作者经济的兴起以及相应去中心化平台的搭建加速了权力向个体创作者的转移,然而由于去中心化平台缺乏中心内容审查和监管,创作者可能滥用权力,传递可能造成社会损害的信息.已有的去中心化审查机制缺乏对创作内容社会损害的严谨刻画,同时对于该问题的解决方案也缺乏相应的理论支撑.我们提出了一套去中心化平台的审查机制:创作者上传的作品将首先由去中心化的审查者进行损害评估,根据评估结果,创作者在上传作品的同时需要支付一定押金,为了防止在随机环境下较坏情况发生,我们将引入去中心化的担保者进行担保,在此基础上通过中心化的资金池解决极端情形下的社会损害赔付.我们证明:(1)在损害评估阶段,审查者们诚实地给出自己对作品社会损害的评估是一个支配性策略;(2)审查机制以极高的概率保证作品的社会损害会低于担保者的赔偿上限和创作者的押金之和.

关键词：创作者经济互联网3.0 去中心化审查区块链社交媒体

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