关键词： 技工院校   半导体技术基础   课程教学改革  

摘要： 随着我国集成电路产业不断发展,技术技能型人才缺口愈发凸显。通过分享厦门技师学院（以下简称“学院”）集成电路制造专业建设经验，探析“半导体技术基础”课程在建设初期存在的不足以及如何采取行之有效的改革措施，激发学生的学习兴趣、提高教学质量，为集成电路产业发展培养高素质的技术技能人才。

关键词： 光热电效应   边界散射   热载流子   声子输运   位置敏感探测  

摘要： 光热电效应(photothermoelectric,PTE)作为一种主要的光电探测机制,由于其具有可室温工作、高灵敏和无外置偏压的超带宽检测等特点,在制造先进光电探测器,尤其是在红外光谱范围内展现出独特的优势。尽管光热电效应能够实现光能向电能的转换,但其能量转换效率通常低于传统的光伏效应,这是由于传统材料的热电参数,如塞贝克系数低,导致其PTE效应不显著。PTE转换过程中,热载流子弛豫的声子散射过程与PTE的转换效率密切相关。研究表明晶体的边界散射增强会导致该材料宏观热电性能的提高,但目前还没有对这种现象微观机制的研究,这为我们的研究提供了思路。本论文对铅盐红外半导体中热化载流子主导的光热电效应及其器件进行研究,主要研究内容与结论如下: 1)多晶中的晶界散射与声子输运的宏观性质研究表明了晶界在电子-声子输运中的重要性,但其散射的微观过程不明,尤其是边界的结构变化对电、声子散射的影响一直没有得到系统性研究。因此,我们利用光电流显微和超快泵浦探测技术,直接观察了载流子在晶体边界散射行为,发现边缘声子散射主导着电输运和热输运,并且随着通道梯度的增加,这种现象越来越突出。最后,该梯形器件在热源的全局照射下能够高效输出热电电压,表明非对称热电半导体在热能转换、辐照检测和红外传感等方面具有巨大的潜力。 2)铅盐(如PbS和PbSe)单晶薄膜材料在PTE转化中表现出了令人感兴趣的性能。这些材料的单晶薄膜具有长达558 nm的热载流子距离输运和热化载流子缓慢的衰减动力学(纳秒级)。在此基础上我们提出是否可以将热化载流子的长距离输运特性应用于位置敏感探测(PSD)领域。我们利用热载子塞贝克效应,在两对电极的Pb S薄膜中实现了位置敏感探测的电信号。我们有较大的位置灵敏度(257.8 m V/mm),目前最大的光谱响应范围(808-2300 nm)和较快的响应速度(590 ns)。最后我们实现了超快宽带的位置传感,并进行了应用演示。

关键词： Boundary conditions  

摘要： In this paper, the compact thermal model of DPAK package, one of surface-mount type discrete power semiconductor packages, is targeted and is created with a conventional methodology and its temperature prediction accuracy is verified. It is found that the compact thermal model created with adequate region setting and evaluation function shows excellent junction temperature prediction accuracy with ~0.1°C/W prediction error compared to 3-dimensional detailed thermal model. Also, it becomes clear that temperature accuracy trend of the compact thermal model is different from that of the three-dimensional detailed thermal model. After that, boundary condition set, which is applied for the compact thermal model creation is discussed as a requirement which enables highly accurate temperature prediction. © The Japan Institute of Electronics Packaging.

关键词： 半导体应变片   光电效应   载流子   电桥平衡  

摘要： 在使用半导体应变片式高灵敏度力传感器过程中发现，光照条件下传感器输出结果存在明显的漂移现象，且在光强发生改变时，传感器的输出电压会发生大幅度的跳动，需要一段时间才能平衡。输出电压与导电性能有关，取决于半导体应变片内载流子的变化，针对此问题，采用不同强度激光照射传感器半导体应变片的试验方法，研究光电效应对半导体应变片内载流子的影响，并探究最终输出电压平衡问题。研究结果发现，在一定光照下，输出电压平衡时间最快为2.2 s。试验结果有望推动光电调零的应用。

关键词： 半导体激光器   混沌保密通信   正交幅度调制   相干检测技术   修正恒模盲均衡算法  

摘要： 信息安全涉及政治、经济、军事、文化的国家战略,一直是光纤通信领域的研究热点。基于半导体激光器的混沌保密技术作为一种新型的信息保密传输技术,利用混沌信号复杂的动力学特性实现信息的加密和传输,抵御潜在的威胁和攻击,从而大大提高通信系统的安全性。Argyris等人于2005年在雅典商用光纤网络上实现了100 km的光纤信道的保密通信,初步验证了混沌保密通信技术的可行性。然而,随着社会的快速发展和人工智能等新兴技术的应用普及,光纤骨干网的部署标准已经升级到了100 Gbit/s和1000 km。因此,探索适合未来光纤通信网络的高速、远距离的混沌保密通信技术具有一定的理论和应用价值。 本文提出了一种基于半导体激光器混沌同步的长距离相干光保密通信网络方案,并研究了该网络架构在不同传输速率、发射功率和传输距离下的混沌保密通信性能。研究结果表明:在基于光反馈结构的驱动激光器输出的混沌激光经过色散模块和相位调制器处理后,被同时注入到两个一致的合法用户节点（响应激光器,RSLs）中,两个RSLs可输出带宽增强和时延抑制的混沌载波,且能实现高质量的混沌同步。在采用相干检测与正交幅度调制（quadrature amplitude modulation,QAM）技术后,两个RSLs可实现64 Gbit/s的16-QAM信号的混沌保密通信。在此基础上,通过设计的一种基于修正恒模盲均衡算法（modified constant modulus algorithm,MCMA）的数字信号处理模块,在一定程度上解决了远距离传输时的信号失真问题。在适当的条件下,对于传输速率不高于56 Gbit/s的16-QAM信号,该系统在单模光纤中的有效传输距离可达1000 km以上,其误码率（bit-rate error,BER）低于硬判决前向纠错阈值3.8×10-3;对于传输速率为64 Gbit/s的信号,其有效传输距离可达800 km。此外,该系统具有良好的鲁棒性,在典型参数（α,g,τp,τe,ε,N0）失配不超过±10%的情况下仍能完成保密通信。

关键词： 低维半导体异质结构   电子态系   能级弥散   维度相似度函数   本地态密度函数  

摘要： 低维半导体异质结构由于其优越的量子限制效应在先进电子与光电子材料和器件领域扮演着重要的角色。然而,有关该结构中维度特征转变及维度赋值等深层次的问题曾长期困扰着人们的认知。在本论文工作之前,为了解决这些问题,笔者导师于2012年提出了能级弥散概念以及连续实数维度晶体电子态系理论的雏形。随后这一理论一直在改进之中。鉴于该理论仍有一些重要问题亟需突破,笔者在导师指导下将构建完备的连续实数维度晶体电子态系理论作为本论文的主要研究内容。 同时,值得注意的是,在笔者导师提出连续实数维度晶体电子态系理论之后不久,有研究者报道了“0.5D”ZnO材料的实验工作。这一工作以及“0.5D”提法的出现客观上似乎与连续实数维度晶体电子态系理论相契合。然而遗憾的是,该研究工作实际上并未涉及到真正的维度特征转变和分数维度现象,其研究对象始终属于体材料范畴;此外,他们对上述ZnO材料光电特性实测结果的相关理论诠释也难以令人信服。因而,阐明0.5D以及任意实数维度的真实涵义并给出上述实验结果的合理诠释对于正确理解和进一步完善连续实数维度晶体电子态系理论以及深入研究相关的载流子输运问题十分重要。有鉴于此,本论文也包含了这方面的内容。 本论文工作得到了科技部国际合作项目和国家自然科学基金项目的支持。 本论文的主要研究成果及创新点如下: 1.围绕先前基于能级弥散概念提出的连续实数维度半导体异质结构电子态系理论进行了深入探究,并取得了预期的突破。具体地,首次确立了该态系理论中维度相似度函数的基本性质和基本形式,进而针对广义盒状异质结构和无限深势阱情形提出了[2～3D]、[1～2D]和[0～1D]三个理想维度区间中用于确定上述相似度函数的、反映动态演化全新认知的高维侧比较函数形式和具有能量域辅助弥散特征的修正的低维侧比较函数形式,并合理地确定了相应的积分运算的上下限,解决了长期以来困扰本研究组的、由该积分上下限分别取正负无穷大而导致的维度相似度函数与现实情形相悖的难题,从而实现了无限深势阱情形下上述态系理论模型的完备化。同时,提出了可通用于无限深势阱和有限深势阱情形的能够充分表达广义盒状异质结构态系维度属性的条件维度相似度的定义和维度矢量的概念,进而提出了能够表达任意形状异质结构态系维度属性的相应的等效定义和概念。 2.依据上述无限深势阱理论模型,针对阱型广义盒状异质结构,以GaAs阱层材料为例,基于洛伦兹型非本征弥散线型,给出了 2K温度下[2～3D]理想维度区间中与不同能级弥散宽度相对应的高维侧相似度函数和低维侧相似度函数曲线,计算了相应的维度特征转变的临界点,继而参照***等人给出的相关实验数据,估测出相应的能级弥散宽度约为0.0065004eV,并完成了相应的电子态系连续实数维度赋值。进而,针对相同条件下的GaAs无限深线型和点型广义盒状异质结构,依据上述能级弥散宽度的估测值,给出了[1～2D]和[0～1D]理想维度区间中的高维侧相似度函数和低维侧相似度函数曲线、维度特征转变临界点以及维度赋值曲线,并给出了具有典型意义的若干椭球体异质结构的等效维度矢量。 3.针对阱型广义盒状异质结构,将上述无限深势阱设定下的理论模型拓展为有限深势阱设定下的理论模型,并给出了相应的高维侧相似度函数和低维侧相似度函数曲线、维度特征转变临界点以及维度赋值曲线。在该模型建立的过程中,为确定阱顶能量以下的态密度函数,提出了基于几率加权平均概念的有效阱宽定义和基于“负动能平抑”概念的等效有效质量定义,同时为尽可能合理地反映阱顶能量以上态密度函数向阱顶能量以下区域弥散的规律,提出了基于上述有效阱宽定义并针对阱顶能量以下态密度函数在各个台阶范围内组构特征的弥散规则。理论计算表明,当阱厚较大时,电子态系维度随着阱厚的减小逐渐向理想2D演化;然而,当阱厚小到一定程度后,随着阱厚的减小,电子态系维度反而向3D演化,这是无限深势阱设定下所没有的现象。分析表明,导致这一现象的原因是:当阱厚小到一定程度后,阱内仅存在逼近势垒顶端的极少量态密度台阶,因而具有纯弥散态特征的导带底至最低台阶起点的能量区间占整个阱高的比重加大,而该能量区间内本真泛2D态密度函数显著地趋近高维侧比较函数,从而使得似3D度加大。理论计算还表明,对于2K温度下的GaAs/AlGaAs量子阱,更为确切的真实能级弥散宽度应为0.0097518eV。 4.明确地给出了同时反映量子态能量域分布和位置空间分布的本地态密度函数的一般表达式。在此基础上,通过理论计算,给出了无限深阱型广义盒状异质结构中的常规本地态密度函数,且在阱层较厚的条件下,经与有限深势阱情形相比较发现,在除边界附近区域以外的大部分区域中,二者的特征高度相似,因而在重点考察弥散化效应时(特别是在阱层较厚的条件下)可以近似地将有限深势阱情形当作无限深势阱情

关键词： Gallium nitride  

摘要： Characterizations of pulsed power output for pulsed power generator using GaN FET have been evaluated and compared with using SiC-MOS FET. The fast rise/fall time of output voltage without the dependance on the dummy load has attractive feathers. However, the surge voltage between drain and source terminals, exceeding the maximum rating occurred due to the fast turn-off speed feathers of GaN FET, which has limited the power capability. The inductive energy storage pulsed power generator using GaN FETs as opening switches has developed, and the output obtains a maximum voltage of ~900V with rise/fall time of © 2024 The Institute of Electrical Engineers of Japan.