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红外与毫米波学报 2022年第1期41卷 253-261页

作者：黄卫国顾溢金宇航刘博文龚谦黄华王庶民马英杰张永刚中国科学院上海微系统与信息技术研究所太赫兹技术重点实验室上海200050 中国科学院上海技术物理研究所传感技术联合国家重点实验室上海200083 中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049 查尔姆斯理工大学微技术与纳米科学系哥德堡SE-41296

本工作在GaP/Si衬底上基于In_(0.83)Al_(0.17)As异变缓冲层实现了InAs/In_(0.83)Al_(0.17)As量子阱的生长。研究了Ga_(x)In_(1-x)P和GaAs_(y)P_(1-y)递变缓冲层对量子阱结构材料性能的影响。采用Ga_(x)In_(1-x)P组分渐变缓冲层的样品X射线衍射倒易空间衍射峰展宽更小,表明样品中的失配位错更少。两个样品均在室温下实现了中红外波段的光致发光,而采用Ga_(x)In_(1-x)P组分渐变缓冲层的样品在不同温度下都具有更高的光致发光强度。这些结果表明在GaP/Si复合衬底上采用阳离子混合的渐变缓冲层对生长中红外InAs量子阱结构具有相对更优的效果。

关键词：量子阱 GaP/Si 异变缓冲层中红外

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超导单磁通量子数字电路的全加器设计与应用探索

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电子学报 2023年第2期51卷 307-313页

作者：杨若婷任洁高小平王镇中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050 中国科学院超导电子学卓越创新中心上海200050 中国科学院大学北京100049

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... 详细信息

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.

关键词：超导数字电路单磁通量子电路知识产权电路自研工艺全加器

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MEMS加速度计信号光电检测与电容检测的噪声分析

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传感技术学报 2008年第5期21卷 785-790页

作者：曾凡林钟少龙徐静吴亚明中国科学院上海微系统信息技术研究所:传感技术国家重点联合实验室微系统技术国家级重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100039

在高精度MEMS扭摆式加速度计电容检测和光电检测实现原理的基础上,分析了该加速度计热机械噪声和电学噪声特性。该加速度计结构在品质因数Q=1和Q=85时,热机械噪声分别为2.4μgn/Hz和0.28μgn/Hz。对于电学噪声,电容检测的电学噪声为3.27... 详细信息

在高精度MEMS扭摆式加速度计电容检测和光电检测实现原理的基础上,分析了该加速度计热机械噪声和电学噪声特性。该加速度计结构在品质因数Q=1和Q=85时,热机械噪声分别为2.4μgn/Hz和0.28μgn/Hz。对于电学噪声,电容检测的电学噪声为3.27μgn/Hz,光电检测在只考虑电学噪声时能分辨的最小加速度可达0.05μgn。对比得出对于扭摆式加速度计结构,光电检测具有比电容检测更小的系统总噪声。

关键词：电容检测光电检测热机械噪声电学噪声

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基于相变单元测试的高速可编程脉冲电流源

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固体电子学研究与进展 2017年第1期37卷 26-31页

作者：胡佳俊陈后鹏王倩李喜雷宇苗杰宋志棠中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050

基于相变单元电压操作的局限性,提出一种电流编程操作的方法。针对纳秒级快速相变的需求,设计了一款高速可编程的脉冲电流源,采用0.35μm标准CMOS工艺。结果显示:在10MHz编程速度的条件下,驱动脉冲电流能够良好地跟随控制信号的脉冲波形... 详细信息

基于相变单元电压操作的局限性,提出一种电流编程操作的方法。针对纳秒级快速相变的需求,设计了一款高速可编程的脉冲电流源,采用0.35μm标准CMOS工艺。结果显示:在10MHz编程速度的条件下,驱动脉冲电流能够良好地跟随控制信号的脉冲波形;当编程信号频率从500kHz到10 MHz变化时,输出电流变化为4.5%;当编程电阻从200Ω到10kΩ变化时,输出电流精度误差不到3%,芯片面积为0.84mm2。在高速可编程脉冲电流源的测试平台上,对相变单元进行电流编程操作,结果显示,相变电阻能够可靠地进行晶态-非晶态的高速可逆相变。

关键词：相变单元 Set操作 Reset操作高速脉冲电流源

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采用水基原子层沉积工艺在石墨烯上沉积Al_2O_3介质薄膜研究

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无机材料学报 2012年第9期27卷 956-960页

作者：张有为万里程新红王中健夏超曹铎贾婷婷俞跃辉温州大学物理与电子信息工程学院温州325035 中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050

采用水基原子层沉积(H2O-based ALD)方法在石墨烯上直接生长Al2O3介质薄膜,研究了Al2O3成核机理.原子力显微镜(AFM)对Al2O3薄膜微观形态分析表明,沉积温度决定着Al2O3在石墨烯表面的成核生长情况,物理吸附在石墨烯表面的水分子是Al2O3... 详细信息

采用水基原子层沉积(H2O-based ALD)方法在石墨烯上直接生长Al2O3介质薄膜,研究了Al2O3成核机理.原子力显微镜(AFM)对Al2O3薄膜微观形态分析表明,沉积温度决定着Al2O3在石墨烯表面的成核生长情况,物理吸附在石墨烯表面的水分子是Al2O3成核的关键,物理吸附水分子的均匀性直接影响Al2O3薄膜的均匀性.在适当的温度窗口(100～130℃),Al2O3可以均匀沉积在石墨烯上,AFM测得Al2O3薄膜表面均方根粗糙度(RMS)为0.26 nm,X射线光电子能谱(XPS)表面分析与元素深度剖析表明,120℃下在石墨烯表面沉积的Al2O3薄膜中O和Al元素的含量比约为1.5.拉曼光谱分析表明,采用H2O-based ALD工艺沉积栅介质薄膜不会降低石墨烯晶体质量.

关键词：石墨烯原子层沉积 Al2O3薄膜

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卫星激光通信MEMS快速反射镜可靠性研究进展

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红外与激光工程 2023年第9期52卷 222-234页

作者：朱伟鸿汪洋王栎皓刘艺晨武震宇上海大学微电子学院上海200444 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050 上海微技术工业研究院上海201800 中国科学院大学北京100049

快速反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)具有响应快、精度高、分辨率高等优势,被广泛应用于卫星激光通信、超分辨率成像、高精度激光瞄准等领域,是捕获、跟踪和瞄准(Acquisition Tracking and Pointing,ATP)系统中的核心部件。传统快反... 详细信息

快速反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)具有响应快、精度高、分辨率高等优势,被广泛应用于卫星激光通信、超分辨率成像、高精度激光瞄准等领域,是捕获、跟踪和瞄准(Acquisition Tracking and Pointing,ATP)系统中的核心部件。传统快反镜主要由压电陶瓷和音圈电机驱动,而基于微机电(Micro Electro Mechanical System,MEMS)技术制备的快反镜具有小型化及批量化等优势,是技术发展的趋势,但其应用于卫星激光通信领域的可靠性尚未进行全面论证。文中介绍了快反镜的工作原理、环境适应性要求以及国内外快反镜的可靠性水平,结合致动原理和结构分析了现有快反镜的失效机理、评估方法和可靠性加固技术,最后指出了高可靠性快反镜的结构和加固技术发展方向,并通过综合分析与仿真验证了MEMS快反镜应用于卫星激光通信的可行性。

关键词：卫星激光通信快速反射镜微机电系统技术环境适应性可靠性

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铰链式高冲击微加速度传感器封装的有限元模拟

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光学精密工程 2007年第2期15卷 199-205页

作者：车录锋卢云徐志农中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050 浙江大学机械与能源工程学院浙江杭州310027

给出了一种新型铰链式高冲击微加速度传感器实际封装结构的有限元模拟分析。首先分析了封装前铰链式加速度传感器的振型,然后分析了封装结构在无灌封和五种不同灌封材料下的前十阶模态频率特性。灌封胶弹性模量对封装后加速度传感器整... 详细信息

给出了一种新型铰链式高冲击微加速度传感器实际封装结构的有限元模拟分析。首先分析了封装前铰链式加速度传感器的振型,然后分析了封装结构在无灌封和五种不同灌封材料下的前十阶模态频率特性。灌封胶弹性模量对封装后加速度传感器整体结构的振动模态有一定的影响,封装结构同一振型的模态频率随着灌封胶弹性模量的增大而增大,但是灌封胶弹性模量很小时(E≤1 GPa)会导致加速度传感器信号失真。模拟结果表明,可以选择弹性模量足够高的材料(E>9 GPa)作为高冲击加速度传感器的灌封材料。

关键词：微加速度传感器封装有限元模拟

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波长滞后法评估激光器的热阻

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红外与毫米波学报 2023年第3期42卷 377-382页

作者：任杰甄贞靳思玥韩海龙原蒲升李凌云尤立星王镇许兴胜中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室北京100083 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050 中国科学院超导电子学卓越创新中心上海200050

封装是光电子器件的关键技术之一。同时,器件的封装还影响器件的性能。文章提出了一种基于波长滞后的方法来评估激光器在298 K至10 K环境温度范围内的热阻。通过计算降温和升温过程中波长滞后的程度来表征热阻大小。该方法解决了低温环... 详细信息

封装是光电子器件的关键技术之一。同时,器件的封装还影响器件的性能。文章提出了一种基于波长滞后的方法来评估激光器在298 K至10 K环境温度范围内的热阻。通过计算降温和升温过程中波长滞后的程度来表征热阻大小。该方法解决了低温环境中无法评估激光器散热性能的问题。这对低温光互连具有重要意义,也为低温环境中激光器的封装设计提供了参考。

关键词：热阻波长滞后低温半导体激光器

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用于脉搏波检测的背接触式触觉传感阵列单元

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传感技术学报 2020年第4期33卷 492-499页

作者：于婷婷孙珂裴彬彬陈建中钟朋杨恒中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050 中国科学院大学北京100049

触觉传感器在脉搏波测量、仿生机器人等领域有重要应用。该方案制作背接触式传感器,并通过转移工艺实现芯片加工和圆片级芯片尺寸封装一体化,用组装工艺低成本实现大面积柔性触觉阵列;采用模块化设计,正压力与剪切力传感单元的尺寸和布... 详细信息

触觉传感器在脉搏波测量、仿生机器人等领域有重要应用。该方案制作背接触式传感器,并通过转移工艺实现芯片加工和圆片级芯片尺寸封装一体化,用组装工艺低成本实现大面积柔性触觉阵列;采用模块化设计,正压力与剪切力传感单元的尺寸和布线相同,制作可组装的标准单元;在传感器转移工艺中,采用无电极化学腐蚀自停止工艺,提高成品率。传感单元尺寸仅为300μm×300μm,与人类触觉传感的极限可比拟,灵敏度为2 mV/10 kPa,量程为150 kPa,已用于研制新型脉诊仪的柔性传感阵列,实现了脉搏波的实时测量。

关键词：柔性触觉传感器背接触式转移工艺模块化结构无电极化学腐蚀自停止脉搏波检测

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量子点半导体光放大器波长转换的Q因子特性

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发光学报 2016年第3期37卷 346-352页

作者：李雯王海龙崔乐乐张国龚谦山东省激光偏光与信息技术重点实验室曲阜师范大学物理系山东曲阜273165 中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050

为了改善全光波长转换器的转换性能进而提高输出信号质量,研究了波长转换器的Q因子特性。采用牛顿迭代法和四阶龙格库塔法解光场传输方程和跃迁速率方程,分析了输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度4个因素对全光波长转... 详细信息

为了改善全光波长转换器的转换性能进而提高输出信号质量,研究了波长转换器的Q因子特性。采用牛顿迭代法和四阶龙格库塔法解光场传输方程和跃迁速率方程,分析了输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度4个因素对全光波长转换器的Q因子特性的影响,并将得到的结果与相同条件下的输出消光比比较。结果表明:增大输入信号光功率,Q因子先增大后减小,并且在-12 d Bm时取得最大值8.819 d B;Q因子随着脉冲宽度的增加而不断下降;增大最大模式增益和有源区长度,Q因子增大。在实现波长转换的基础上,优化各参数数值,得到的Q因子达到16.680 d B,输出信号质量较好。要同时获得高的消光比和Q因子,提高输出信号的质量,必须选取适当的输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度。

关键词：量子点半导体光放大器全光波长转换交叉相位调制 Q因子

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