摘要：设计了一种支持逻辑电路辅助计算的相变存储系统,将计算密集型任务卸载至基于逻辑电路的相变存储器(PCM)中,以解决由于大量数据迁移而造成的传输瓶颈问题;同时,利用逻辑电路的并行执行能力来实现对数据的高效处理,并利用PCM的独特优势来提高系统的整体性能.结果表明,所提出的相变存储系统比传统的数据处理方式的性能更佳.

摘要：超导量子干涉器件(superconducting quantum interference device,SQUID)作为一种极灵敏的磁通传感器,在生物磁探测、低场核磁共振、地球物理等领域得到广泛应用.本文介绍了一种基于SQUID的高灵敏度磁强计,由SQUID和一组磁通变压器组成.SQUID采用一阶梯度构型,增强其抗干扰性.磁通变压器由多匝螺旋的输入线圈和大尺寸单匝探测线圈组成,其中输入线圈与SQUID通过互感进行磁通耦合.利用自主工艺平台,在4英寸硅衬底上完成了基于Nb/Al-AlOx/Nb约瑟夫森隧道结的SQUID磁强计制备.低温测试结果显示,该磁强计磁场灵敏度为0.36 nT/Ф0,白噪声段磁通噪声为8μФ0/√Hz,等效磁场噪声为2.88 fT/√Hz.

摘要：串联超导量子干涉器件(superconducting quantum interference device,SQUID)阵列通过增加SQUID数量来达到提升信噪比的目的,即SQUID电压信号随SQUID数目比例增加而总电压噪声正比于SQUID数目的平方根值.本文介绍了利用自主工艺线进行串联SQUID阵列研究的相关研究进展,实现了SQUID数量分别为200和800的阵列集成,测试得到磁通噪声达到0.5μФ_(0)/√Hz和输入电流灵敏度35μA/Ф_(0),等效输入电流噪声达到18pA/√Hz.另外,还给出了阵列参数与集成SQUID数量的关系,验证了设计可靠性和工艺一致性.

摘要：为研究磷化铟高电子迁移率晶体管(InP HEMT)外延结构材料的抗电子辐照加固设计的效果,本文采用气态源分子束外延法制备了系列InP HEMT外延结构材料.针对不同外延结构材料开展了1.5 MeV电子束辐照试验,在辐照注量为2×10^(15)cm^(-2)条件下,并测试了InP HEMT外延结构材料二维电子气辐照前后的电学特性,获得了辐照前后不同外延结构InP HEMT材料二维电子气归一化浓度和电子迁移率随外延参数的变化规律,分析了InP HEMT二维电子气辐射损伤与Si-δ掺杂浓度、InGaAs沟道厚度和沟道In组分以及隔离层厚度等结构参数的关系.结果表明:Si-δ掺杂浓度越大,隔离层厚度较薄,InGaAs沟道厚度较大,沟道In组分低的InP HEMT外延结构二维电子气辐射损伤相对较低,具有更强的抗电子辐照能力.经分析原因如下:1)电子束与材料晶格发生能量传递,破坏晶格完整性,且在沟道异质界面引入辐射诱导缺陷,增加复合中心密度,散射增强导致二维电子气迁移率和浓度降低;2)高浓度Si-δ掺杂和薄隔离层有利于提高量子阱二维电子气浓度,降低二维电子气受辐射损伤的影响;3)高In组分应变沟道有利于提高二维电子气迁移率,但辐照后更容易应变弛豫产生位错缺陷,导致二维电子气迁移率显著下降.

摘要：超导纳米线单光子探测器(SNSPD)因其优异的综合性能被广泛应用于量子通信等众多领域,然而其独特的线性结构会导致SNSPD的探测效率对入射光的偏振态具有依赖性,从而限制了SNSPD在非常规光纤链路或其他非相干光探测环境中的应用.本文基于传统的回形纳米线结构设计制备了一种新型偏振不敏感SNSPD,在纳米线周围引入一层高折射率Si薄膜作为介质补偿层来提高纳米线对垂直偏振态入射光的吸收效率,并将补偿层的上表面设计为光栅结构以减小不同波长下纳米线对不同偏振态入射光的吸收差异从而实现在特定波长范围内的偏振不敏感.除此之外,还采用介质镜和双层纳米线结构来提高器件的光吸收效率,测试结果表明该器件在1605 nm波长处最大探测效率为87%,对应的偏振消光比为1.06.该工作为未来实现高探测效率的偏振不敏感SNSPD提供了参考依据.

摘要：设计并生长了一种新的InGaP/GaAs/InGaP DHBT结构材料,采用在基区和集电区之间插入n+-InGaP插入层结构,以解决InGaP/GaAs/InGaP DHBT集电结导带尖峰的电子阻挡效应问题。采用气态源分子束外延(GSMBE)技术,通过优化生长条件,获得了高质量外延材料,成功地生长出带有n+-InGaP插入层结构的GaAs基InGaP/GaAs/InGaP DHBT结构材料。采用常规的湿法腐蚀工艺,研制出发射极面积为100μm×100μm的新型结构InGaP/GaAs/InGaP DHBT器件。直流特性测试的结果表明,所设计的集电结带有n+-InGaP插入层的InGaP/GaAs/InGaP DHBT器件开启电压约为0.15V,反向击穿电压达到16V,与传统的单异质结InGaP/GaAs HBT相比,反向击穿电压提高了一倍,能够满足低损耗、较高功率器件与电路制作的要求。

摘要：半导体材料中的自旋色心是量子信息处理的理想载体,引起了人们的广泛兴趣.近几年,研究发现碳化硅材料中的双空位、硅空位等色心具有与金刚石中的氮-空位色心相似的性质,而且其荧光处于更有利于光纤传输的红外波段.然而受限于这类色心的荧光强度和谱线宽度,它们在量子密钥分发和量子网络构建等方面的实际应用依然面临严峻的挑战.利用光学腔耦合自旋色心实现荧光增强和滤波将能有效地解决这些难题.将光纤端面作为腔镜,并与自旋色心耦合可以实现小模式体积的腔耦合,而且天然地避免了需要再次将荧光耦合进光纤而造成损耗的缺点.本文理论计算了耦合碳化硅薄膜的光纤腔的性质和特征.首先通过优化各项参数包括薄膜表面粗糙度、腔镜反射率等,理论分析了存在于光纤腔中的不同模式的特点,以及光纤腔耦合色心的增强效果及相关影响因素.进一步地研究了对开放腔而言最主要的影响因素——振动对腔性质、色心的增强效果以及耦出效率的影响,最终得到在不同振动下的最大增强效果以及对应的耦出透射率.这些结果为今后光纤腔耦合色心的实验设计提供了最直接的理论指导,为实验的发展和优化指明了方向.

摘要：作为中红外波段中最接近O波段和C波段的波段,2μm波段区域逐渐引起人们的广泛关注。主要对2μm波段的马赫-增德尔型调制器进行优化设计和仿真,根据2μm波长下光模场分布的特点,选用具有340 nm厚度顶层硅的SOI衬底,结合实际工艺中240 nm硅刻蚀深度,得到宽度为600 nm以及平板层厚度为100 nm的最优脊波导结构。通过优化掺杂浓度和掺杂区位置获得综合性能最优的调制器器件,在4 V反向偏压下器件光损耗为5.17 dB/cm,调制效率为2.86 V·cm,静态消光比为23.8 dB,3dB EO带宽为27.1 GHz。同时,与220 nm厚度顶层硅器件相比较,器件的综合性能更为优越。研究内容为后续器件实际制作提供了依据,也为后续2μm波段光收发集成模块所需调制器设计提供了新的方向。

摘要：通过对外延材料结构设计和GSMBE生长工艺的深入研究,解决了生长InP基及含磷化合物HBT外延材料的关键问题,建立了稳定优化的GSMBE生长工艺,研制出性能优良的φ50mm InP基HBT和φ100mm InGaP/GaAs HBT外延材料.所发展的GSMBE外延技术,在As/P气氛切换、基区p型重掺杂扩散抑制、双异质结HBT结构设计等方面具有自己的特色.器件单位采用所提供的外延材料研制出的InP基HBT和InGaP/GaAs HBT器件与电路,达到了目前采用国产HBT外延材料研制的最好水平.

摘要：随着超导单磁通量子(Single Flux Quantum,SFQ)数字电路的集成度规模不断提升,基于SFQ标准单元库及知识产权(Intellectual Property,IP)电路的设计将会逐渐取代原有的专用定制化数字电路设计的方式.与此同时,IP电路也可以作为新设计方法研究和新工艺及单元库可靠性的验证电路.本文选择大规模数字电路中的基础运算单元全加器为研究对象,希望能在尚在开发中的工艺下得到一个更加稳定工作和完整测试功能的全加器.本文基于自研SIMIT Nb03工艺上开发的SFQ单元库,设计了两种类型的全加器,且实现了全加器逻辑功能和工作性能的低频与高频测试表征.本文的第二种单级型全加器跟同类型的其他全加器相比,在保证了结数量和面积消耗偏小的优势下,又减少了设计难度和便于灵活扩展,使得其在电路IP化使用中也具有指导意义.低频测试结果表明,两种全加器均正确工作,其中单级型全加器具备良好的工作阈值.该款全加器的高频测试显示电路最高工作频率可达22 GHz.本文对测试结果进行详细分析,并基于此针对大规模电路实现开展简单应用探索.