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氧化铪基铁电电容的唤醒-疲劳效应与相结构演变

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电子显微学报 2024年第3期43卷 277-282页

作者：辛天骄王怡炜高兆猛郑赟喆郑勇辉成岩华东师范大学极化材料与器件教育部重点实验室

掺杂氧化铪（HfO2）铁电薄膜具有优异的尺寸微缩特性与良好的半导体工艺兼容性，其铁电电容结构兼容主流动态随机存取存储架构，是新型存储器介质材料的有力候选者。HfO2基铁电电容随电学读写操作（循环）次数的增加，其代表“0”和“1... 详细信息

掺杂氧化铪（HfO2）铁电薄膜具有优异的尺寸微缩特性与良好的半导体工艺兼容性，其铁电电容结构兼容主流动态随机存取存储架构，是新型存储器介质材料的有力候选者。HfO2基铁电电容随电学读写操作（循环）次数的增加，其代表“0”和“1”存储状态的剩余极化值会发生先增加后减小的现象，直到存储窗口不足或器件击穿失效，即器件的唤醒和疲劳效应，引发存储的可靠性问题。本文选择基于锆掺杂的HfO2基铁电薄膜(Hf0.5Zr0.5O2, HZO)制备电容器结构，对不同电学循环次数的电容器切片进行结构表征，发现器件的剩余极化变化与HZO薄膜的微观相结构演变直接相关：（1）唤醒过程剩余极化增加源自四方到铁电正交相的结构转变；（2）铁电正交到单斜相的结构转变是导致疲劳过程剩余极化衰减的重要原因。

关键词：掺杂氧化铪铁电存储唤醒疲劳失效

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新型载流子积累的RC-LIGBT

物理学报 2024年

作者：段宝兴王佳森唐春萍杨银堂西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室

通过引入n+阳极在体内集成续流二极管的逆导型横向绝缘栅双极晶体管（Reverse-Conducting Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor，RC-LIGBT）可以实现反向导通，并且优化器件的关断特性，是功率集成电路中一个有竞争力的器件。本... 详细信息

通过引入n+阳极在体内集成续流二极管的逆导型横向绝缘栅双极晶体管（Reverse-Conducting Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor，RC-LIGBT）可以实现反向导通，并且优化器件的关断特性，是功率集成电路中一个有竞争力的器件。本文提出了一种新型载流子积累的RC-LIGBT，它具有电子控制栅（Electron-controlled Gate，EG）和分离短路阳极（Separated Short-Anode，SSA），可以同时实现较低的导通压降和关断损耗。在正向导通状态，漂移区上方的EG结构可以在漂移区的表面积累一个高密度的电子层，从而大大地降低器件的导通压降。同时，SSA结构的使用也极大优化了器件的关断损耗。另外，低掺杂p型漂移区与SSA结构配合，可以简单地实现反向导通并且消除回吸电压。仿真结果表明，所提出的器件具有优秀的导通压降与关断损耗之间的折衷关系，其导通压降为1.16V，比SSA LIGBT低55%，其关断损耗为0.099mJ/cm2，比SSA LIGBT和常规LIGBT分别低38.5%和94.7%。

关键词：载流子积累 RC-LIGBT 导通压降回吸电压

基于双光子聚合3D打印的MEMS传感器研究进展(特邀)

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中国激光 2024年第12期51卷 309-328页

作者：王裕鑫廖常锐邹梦强包维佳刘德军张立王义平深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室深圳市超快激光微纳制造重点实验室广东深圳518060 深圳大学射频异质异构集成全国重点实验室广东省光纤传感技术粤港联合研究中心深圳物联网光子器件与传感系统重点实验室广东深圳518060 香港中文大学机械与自动化工程学系中国香港沙田999077

双光子聚合3D打印技术结合了光学非线性效应与飞秒激光超短脉冲和超高峰值强度,为材料加工带来了革命性改变。该技术从时间和空间两个维度将飞秒激光脉冲紧聚焦于光刻胶内部并诱导双光子聚合发生,实现了聚合物3D微纳结构的增材制造,为... 详细信息

双光子聚合3D打印技术结合了光学非线性效应与飞秒激光超短脉冲和超高峰值强度,为材料加工带来了革命性改变。该技术从时间和空间两个维度将飞秒激光脉冲紧聚焦于光刻胶内部并诱导双光子聚合发生,实现了聚合物3D微纳结构的增材制造,为微机电系统(MEMS)传感器的发展和应用提供了新方法。本文首先介绍了双光子聚合3D打印的概念和原理,然后对该技术在MEMS传感器方面的研究进展进行了全面综述,最后展望了该技术的发展方向。

关键词：微机电系统飞秒激光双光子聚合 3D打印微纳加工传感器

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多模式量子纠缠及纠缠网络研究进展

中国激光 2024年第18期 1-12页

作者：王嘉玮张沛蔡寅西安交通大学电子科学与工程学院电子物理与器件教育部重点实验室西安交通大学物理学院物质非平衡合成与调控教育部重点实验室陕西省量子信息与量子光电器件重点实验室陕西省信息光子技术重点实验室

在量子精密测量和量子信息处理中，多模式量子纠缠态构成的量子网络是提升灵敏度和处理性能的关键部分，已在实验中初步展示了其优越性，并有望成为近期得到实用的技术。本文从连续变量系统中的量子态出发，简要介绍了压缩态的基本概念... 详细信息

在量子精密测量和量子信息处理中，多模式量子纠缠态构成的量子网络是提升灵敏度和处理性能的关键部分，已在实验中初步展示了其优越性，并有望成为近期得到实用的技术。本文从连续变量系统中的量子态出发，简要介绍了压缩态的基本概念、制备与测量方式，同时介绍了多模式系统的相关概念与性质，并着重介绍了基于连续变量的多模式纠缠态的制备方案和进展，最后对量子网络的应用前景进行了展望。

关键词：量子压缩态量子纠缠多模式量子网络量子信息

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具有紧凑结构的芯片声表面波拓扑延迟线设计与分析

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传感技术学报 2024年第9期37卷 1473-1477页

作者：孙毅鹏王济乾孟伟王越飞胡永芳严坤韩磊南京电子技术研究所东南大学MEMS教育部重点实验室

声表面波(SAW)延迟线常用于现代射频信号处理、陀螺仪、传感等领域，特别是在雷达工业中获得了广泛的运用。声表面波延迟线作为宽带通信、电子对抗、多相调制等雷达系统中的关键器件，其结构存在简并化、紧凑化的迫切需求。然而，传统... 详细信息

声表面波(SAW)延迟线常用于现代射频信号处理、陀螺仪、传感等领域，特别是在雷达工业中获得了广泛的运用。声表面波延迟线作为宽带通信、电子对抗、多相调制等雷达系统中的关键器件，其结构存在简并化、紧凑化的迫切需求。然而，传统的基于电声叉指换能器的声表面波延迟线器件主要采用速度更低的衬底材料或者运用多个叉指换能器的方式实现延迟时间的增加，这会导致机电耦合系数降低，且器件结构复杂，器件尺寸大。因此，利用拓扑保护边缘态的抗弯曲特性构建了一种片上声表面波延迟线，实现了声表面波的传输路径折叠，并对声表面波的速度进行了调制，实现了在极为紧凑的结构设计下较长的延迟时间。结果显示，在相同的器件体积和叉指换能器配置下，延迟时间比传统延迟线增加了4倍以上，并且还保留优化拓展空间。这种声表面波拓扑延迟与微机电系统(MEMS)工艺兼容，可以简便地集成到MEMS器件和集成电路中，为先进人造声子晶体材料在器件集成化领域应用奠定了设计基础。

关键词：多物理场仿真声表面波延迟线声子晶体

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球墨铸铁电极气体开关特性研究

强激光与粒子束 2024年

作者：尚蔚苏建仓曾搏李锐王刚程杰李永东高明珠喻斌雄西北核技术研究所先进高功率微波技术重点实验室西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室

高功率容量的气体开关是国内外大型脉冲功率装置的首选，但因气体放电随机性导致的自击穿电压抖动一直以来是脉冲功率装置的瓶颈问题。电极是影响气体开关稳定性和寿命的关键，开关设计总要面临低抖动和长寿命之间的取舍，提出一种兼顾... 详细信息

高功率容量的气体开关是国内外大型脉冲功率装置的首选，但因气体放电随机性导致的自击穿电压抖动一直以来是脉冲功率装置的瓶颈问题。电极是影响气体开关稳定性和寿命的关键，开关设计总要面临低抖动和长寿命之间的取舍，提出一种兼顾低抖动、长寿命特性的球墨铸铁气体开关。基于对球墨铸铁材料的特性分析，提出球墨均布于电极有利于提高气体开关击穿稳定性的机制，且球状石墨均布于整个电极体内，相比表面结构，具有长寿命的原生优势。设计开展了单级开关稳定性测试实验，结果表明球墨铸铁电极可将传统电极结构3%～4%的重频自击穿抖动有效降低至2.5%。最终利用低抖动球墨电极，设计了5级1 MV等自击穿概率型全密封气体开关，开关抖动进一步降低至2%以下。在测试电压范围960～980 kV，放电电流约9 kA，无维护条件下开展了开关30万脉冲寿命考核，自击穿抖动维持在2%以下，最优达1.7%。开关导通前沿小于5 ns，传输效率大于90%。此结果展现了球墨铸铁作为气体开关电极的应用潜力。

关键词：气体开关低抖动长寿命球墨铸铁

基于开通集射极电压下降平台的功率器件结温监测方法

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电工技术学报 2024年第15期39卷 4682-4696页

作者：王惠民许智亮丁菊霞葛兴来王轶西南交通大学磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室成都610031

准确的结温监测对功率器件可靠性评估和健康管理至关重要,因此在牵引变流器中广受欢迎。然而,传统的结温监测方法易受到负载电流变化的影响,导致监测精度不高,难以达到牵引变流器的可靠性需求。对此,该文提出一种基于开通集射极电压下... 详细信息

准确的结温监测对功率器件可靠性评估和健康管理至关重要,因此在牵引变流器中广受欢迎。然而,传统的结温监测方法易受到负载电流变化的影响,导致监测精度不高,难以达到牵引变流器的可靠性需求。对此,该文提出一种基于开通集射极电压下降平台的功率器件结温监测方法,首先,基于功率器件的等效电路模型,对功率器件开通瞬态进行详细分析。在此基础上,对器件结温与开通集射极电压下降平台的关系进行探究,并提出一种基于杂散电感两端最大电压的开通集射极电压下降平台定位方法。进一步地,利用双脉冲实验对所研究结温监测方法的适用性进行分析验证;最后,搭建单相脉冲整流器实验平台,对所研究结温监测方法的可行性进行实验验证,该方法能够有效降低负载电流变化的影响且具有较高的灵敏度。

关键词：结温监测开通集射极电压下降平台功率器件可靠性评估

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大尺寸有机分子晶体的生长及光电应用

化学进展 2024年第2期36卷 204-223页

作者：崔靖愉姜辉李荣金朱伟钢天津大学有机集成电路教育部重点实验室、天津市分子光电科学重点实验室理学院化学系天津300072 天津大学材料科学与工程学院天津300072

有机分子晶体通过非共价相互作用结合在一起,具有三维长程有序、热力学稳定、缺陷密度低等特点,在有机场效应晶体管、X射线成像、非线性光学、光波导、柔性可穿戴器件和激光器等领域有广阔的应用前景。以往的研究主要是基于有机块状晶... 详细信息

有机分子晶体通过非共价相互作用结合在一起,具有三维长程有序、热力学稳定、缺陷密度低等特点,在有机场效应晶体管、X射线成像、非线性光学、光波导、柔性可穿戴器件和激光器等领域有广阔的应用前景。以往的研究主要是基于有机块状晶体或小尺寸的有机微/纳米晶体,对大尺寸的有机分子晶体研究较少,而实际应用场景往往需要大尺寸的有机分子晶体,如晶体管阵列及电路需要英寸级晶体膜,X射线成像和非线性光学变频需要厘米级晶体。然而,获得高质量大尺寸的有机分子晶体极具挑战,国内外尚未有关于大尺寸有机分子晶体生长与光电性能研究的总结和综述。本文首先介绍了分子晶体的生长机理和生长方法,然后介绍了大尺寸有机分子晶体的材料,接着总结了大尺寸有机分子晶体在长余辉发光、非线性光学、X射线成像、快中子探测、场效应晶体管、光电探测器等光电方面的应用,最后讨论了这一领域存在的挑战并对未来发展进行了展望。

关键词：分子晶体大尺寸光电子学场效应晶体管

基于斜向耦合对称柱体结构的太赫兹偏振转换器

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激光与光电子学进展 2024年

作者：余哲榕周嗣童肖功利杨宏艳陈赞辉桂林电子科技大学信息与通信学院广西高校微电子器件与集成电路重点实验室桂林电子科技大学光电工程学院

本文提出一种斜向耦合对称五柱体超表面结构，该结构能够实现宽带的太赫兹反射式偏振转换器。通过使用时域有限差分法（FDTD）对该结构进行数值仿真，结果显示在2.35-4.51THz的频率范围内，该结构可以实现线偏振之间的交叉转换，且偏振... 详细信息

本文提出一种斜向耦合对称五柱体超表面结构，该结构能够实现宽带的太赫兹反射式偏振转换器。通过使用时域有限差分法（FDTD）对该结构进行数值仿真，结果显示在2.35-4.51THz的频率范围内，该结构可以实现线偏振之间的交叉转换，且偏振转换率均超过99%。当改变中间圆柱的长轴参数时，还能在2.42-4.83 THz的范围内实现线偏振-圆偏振之间的转换，转换频率范围内反射系数均高于0.9。本文设计的结构可以通过调节中间圆柱的长轴参数大小来实现二分之一波片和四分之一波片之间的切换，具有优越的性能，为偏振调制多功能器件领域带来重要的应用前景。

关键词：超表面太赫兹偏振转换偏振调制