摘要：金属-半导体异质结(MSJ)是研发新型器件的基础.本文考虑利用不同相的金属H-和T-NbS_(2)与半导体GeS_(2)组成不同的二维范德瓦耳斯MSJ,并对它们的结构稳定性、电子特性以及电接触性质进行深入研究,重点在探索MSJ电接触性质对不同相金属的依赖关系.计算的结合能、声子谱、AIMD模拟以及力学性质研究表明,两异质结高度稳定,可实验制备,且用于电子器件设计可行.本征态H-NbS_(2)/GeS_(2)和T-NbS_(2)/GeS_(2)异质结分别形成了p型肖特基接触和准n型欧姆接触.同时发现它们的肖特基势垒高度(SBH)和电接触类型可以通过外加电场和双轴应变来有效调控.例如,对于H-NbS_(2)/GeS_(2)异质结,无论施加正/负电场或平面双轴压缩,均能实现欧姆接触,而T-NbS_(2)/GeS_(2)异质结,仅在施加负电场时,才能实现欧姆接触,但需要的负电场很低,平面双轴拉伸能导致其实现准欧姆接触.也就是说,当以半导体GeS_(2)单层为场效应晶体管沟道材料,与不同相的金属NbS_(2)接触形成MSJ时,其界面肖特基势垒有明显区别,且在不同情形(本征或物理调控)中各有优势.所以,本研究对于理解H(T)-NbS_(2)/GeS_(2)异质结电接触的物理机制具有重要意义,特别是为如何选择合适金属电极以研发高性能电子器件提供了理论参考.

摘要：基于Nuvoton 0.35μm CMOS工艺,设计了一种低功耗、高稳定性、高瞬态响应的无片外电容低压差线性稳压器(LDO)。误差放大器为交叉耦合结构,通过调节耦合对的比例可在低电流下获得相对大带宽和高增益,从而保证系统稳定性。电路基于自适应偏置结构,动态跟随负载电流变化,为前级误差放大器提供偏置电流,提高环路带宽进而提高LDO的瞬态响应。仿真结果表明,LDO的输入范围为1.3~3.3 V,输出电压稳定在1.2 V,压差仅为100 mV;全负载范围内相位裕度(PM)最差为64.4°;负载电流在0.1μA~20 mA跳变时,欠冲电压为71.52 mV、恢复时间为526 ns,过冲电压为90.217 mV、恢复时间为568 ns,最小静态电流为5.17μA。

摘要：超声波与金属的微小缺陷相互作用可产生非线性效应,由于非线性效应信号弱,在微小缺陷检测时必须采用高频高功率的发射装置来增强非线性效应信号强度。为此研究了一款高频大功率的超声驱动放大电路,该放大电路选用开关速度快、耐高压的氮化镓晶体管设计高效率的零电压开关(ZVS)型E类功率放大器,设计开关管保护电路、输入输出匹配电路以及可独立控制导通和关断驱动强度的栅极驱动电路,确保了高频高压大功率信号的高效输出。经测试,该E类功放驱动电路在工作频率为5 MHz,供电电压100 V时瞬时输出功率为223.9 W,峰值电压为150 V,直流转换效率为76.7%,表明该驱动电路可以用做高频大功率超声发射驱动。

摘要：为更好表征器件的工作过程,为后续器件工艺制备实现提供更精确的理论支撑,采用SEN-TAURUS软件对SOI基横向多缓冲区SAM雪崩光电二极管进行三维建模仿真与特性研究。对器件的雪崩电压、光暗电流、响应度、雪崩增益、雪崩发生概率、光子探测效率以及暗计数率进行研究分析。仿真结果表明,器件雪崩电压为8.0 V,在偏置电压为4 V时,器件暗电流为5.31×10^(-16)A;当入射光波长为400 nm,光功率为0.001 W/cm^(2)时,响应度为170 A/W,增益为308.6;过偏压为1 V时,光子探测效率峰值为42.3%,暗计数率为476 Hz。

摘要：利用密度泛函理论和非平衡态格林函数相结合的方法,系统地研究了边修饰Net-Y纳米带的电子结构和器件特性的应变调控效应.计算表明:本征纳米带为金属,但边缘的氢或氧原子端接能使其转变为半导体.应变能有效地调控纳米带带隙的大小,适当的应变使能带结构从间接带隙转变为较小的直接带隙,这有利于光的吸收.应变也能改变纳米带的功函数,压缩应变能明显减小功函数,这有利于纳米带实现场发射功能.特别是应变能有效地调控纳米带相关器件的I-V特性,能使其开关比(I_(on)/I_(off))达到10^(6),据此,可设计一个机械开关,通过拉伸及压缩纳米带使其可逆地工作在“开”和“关”态之间.这种高开关比器件也许对于制备柔性可穿戴电子设备具有重要意义.

摘要：诱发非磁材料磁性并灵活调控其磁电子性质对于研发高性能磁器件非常重要.基于密度泛函理论(DFT),系统研究了非金属原子X(X=B,N,P,Si,Se,Te)取代性掺杂扶手椅型砷烯纳米管AsANT的结构稳定性、磁电子性质、载流子迁移率以及应变对杂质管磁电子性质的调控效应.计算的结合能和形成能证明了杂质管AsANT-X的结构稳定性,可能在实验中实现.杂质管电子结构的计算表明AsANT-X(X=B,N,P)为无磁半导体,而AsANT-X(X=Si,Se,Te)表现为双极化磁性半导体,磁性源于杂质原子与As之间未配对电子的出现.此外,掺杂可以灵活调控AsANT的载流子迁移率到一个较宽的范围,并且呈现明显的载流子极性和自旋极性.特别是,应变可以导致AsANT-Si在双极化磁性半导体、半-半导体、磁金属和无磁金属之间的多磁相变过渡,这种在无磁态和高磁化态之间的转换可用于设计由应变控制的自旋极化输运的机械开关.本文研究为砷烯的应用提供了新途径.

摘要：利用非平衡格林函数结合密度泛函理论,研究了顺式蒽二噻吩和反式蒽二噻吩分子连接锯齿边碳化硅纳米带的自旋输运特性,并在铁磁场下观察到自旋向上和自旋向下具有同方向的自旋整流特性.在铁磁场下,边缘碳原子或者硅原子双氢原子钝化可以改变锯齿边碳化硅纳米带的本征金属性,使其转变为半导体.顺式蒽二噻吩器件和反式蒽二噻吩器件的自旋向上电流-电压特性可以呈现显著的自旋整流效应,相应的最大自旋整流比分别接近10^(11)和10^(10).此外,由于自旋向上和自旋向下电流值之间的巨大差异,两个器件的电流-电压特性都在正偏压区域呈现出完美的自旋过滤行为.以上发现对未来设计自旋功能分子器件具有重要意义.

摘要：为进一步实现激光回波脉冲处理电路的高增益、高带宽基本要求,对CMOS集成电路结构设计进行了深入研究:采用改进型RGC跨阻放大器、自动增益控制Cherry-Hooper级联结构、与双端输出源极跟随器分别作为前置放大器、电压宽带放大器与缓冲环节构成激光脉冲信号的接收通路;利用MOS_L等效并联电感峰化技术实现电路带宽拓展。在0.5μm的CMOS工艺条件下,对其电路性能进行了仿真检测。结果表明:该信号处理电路的信号带宽、增益、输入阻抗与输出电压的响应幅度分别为100 MHz, 141 dB,117Ω和1 V。最后对其电路提出具体的版图设计与测试方案等。

摘要：针对雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)雪崩前后电流数量级相差大、I-V特性曲线变化剧烈的特点,在对I-V特性数据进行对数化、归一化预处理的基础上,采用浅层神经网络完成I-V函数拟合,并进一步优化神经网络结构以提升模型准确性.在此基础上,使用Verilog-A硬件描述语言实现APD的SPICE模型,并应用Cadence软件设计电路验证模型的有效性和准确性,引入相对误差评估模型的准确度.结果表明:优化后的神经网络学习的I-V特性函数与TCAD仿真数据的均方误差损失为2.544×10^(-7),SPICE模型验证电路采样数据与TCAD仿真数据的最大相对误差为3.448%,平均相对误差为0.630%,构建SPICE模型用时约50 h,实现了高精度、高效率的器件SPICE模型构建,对新型APD的设计与应用具有重要指导意义.

摘要：Fe3GeTe2是目前发现的少数几种二维铁磁材料之一.基于密度泛函理论的第一性原理方法,我们对二维Fe3GeTe2剪裁而成的纳米带NR(n)的结构稳定性和磁电子学特性进行了详细研究.计算的结合能及分子动力学模拟表明纳米带的结构是非常稳定的.纳米带呈现较大的磁矩及磁化能,这说明它们具有较高的磁稳定性.特别是在费米能级上,纳米带具有较高的自旋极化率(SPF),如NR(5)的SPF可达100%.同时发现SPF随纳米带宽度变化有明显的奇偶振荡效应,且纳米带的SPF比2维单层的情况有明显优势.此外,拉伸效应的计算结果表明,应变可以灵活地调节纳米带的SPF使其在接近零值和85.6%之间变化,这意味着可设计一个机械开关来控制低偏压下的自旋输运,使其可逆地工作在高自旋极化与无自旋极化之间.