娄小娜[1]2009年在《PCSS的性能模拟分析方法研究》文中研究表明随着微电子技术、纳米技术和半导体材料的发展,电子器件和光电器件的运行速度得到了前所未有的提高,然而,要评价这些器件的性能参数,就需要超高速的电信号和超高速的检测系统,在这样的背景下,本课题研制了超高速光电导开关,完善了基于电光采样技术的测试系统。通过对光电导开关基本结构和原理的分析,对光电导开关的输出进行了模拟,然后,设计和制备了超高速光电导开关器件,并对超高速光电导开关的基本特性进行了测试,同时搭建了超高速光电导开关输出电脉冲的测试系统,以期用超高速光电导开关的输出电脉冲作为输入信号,采用搭建的测试系统测量其他高速器件的性能参数。本论文的主要内容和研究成果如下:(1)查阅了大量的文献资料,对光电导开关的发展和研究现状进行了分析总结。(2)开展了超高速光电导开关芯片材料的选择工作,经分析,选择低温生长的GaAs作为芯片材料,利用AFM阳极氧化的方法加工超高速光电导开关的功能结构,同时选择微带电极型结构和共面微带型传输线,从而设计了新型的光电导开关的整体结构;通过理论分析,利用Matlab模拟了此光电导开关的输出特性,并采用PSPICE电路模拟软件模拟光电导开关的传输特性。(3)设计制作了新型光电导开关的光刻版图,采用传统的光刻工艺、直流磁控溅射工艺和AFM氧化加工方法制备了新型光电导开关。同时,对光电导开关的绝缘保护进行了研究。(4)测试了研制的光电导开关的基本特性,试制了隧道结,通过实验观察到了隧道结的遂穿现象,分析了遂穿结构与原理。(5)完善了前人设计的超高速光电导开关的电光采样测试系统,对其各个部分进行了分析,使用LabVIEW编写基于GPIB接口的仪器控制与数据采集及显示系统。
赵琳[2]2008年在《基于电光采样技术的超高速光电导开关测试方法的研究》文中研究指明随着微电子技术和光电子技术的发展以及器件的微加工技术的不断提高,超高速电子器件及超高速光电子器件在信息领域扮演着越来越重要的角色。不过,在目前的技术条件下,还不能准确便捷地检测这些器件的性能和参数,所以,对高带宽、高灵敏度的超高速光电检测系统的要求非常迫切。在这样的背景下,本课题对基于半导体光电导开关的超高速光电检测系统进行研究和构建。通过对超高速光电导开关基本原理的分析,研究并构建电光采样系统原型以实现对其的测量,同时对系统的关键组成部分进行了分析和测试,以期发展出应用于超快器件输出性能描述的自动测试系统。本论文的主要研究内容和取得的研究成果如下:1.查阅了大量的文献资料,对目前所应用的各种超快电信号测量技术进行了分析比较。2.通过分析光电导开关的基本原理,设计超快光电导开关,包括衬底材料的选择,具体结构和加工方法的设计等;通过理论计算获得超快光电导开关的输出特性。3.利用AFM针尖诱导氧化的方法在Ti膜上进行了光电导开关的相关加工实验,并开展了相应的机理分析。4.利用ATLAS器件模拟软件模拟光电导开关,从而得到光电导开关的结构图和输出特性图。5.分析电光效应产生的机理,并由此引申出电光采样技术的原理,研究其主要评价参数;设计电光采样系统整体结构,设计光机械延迟线结构、电光采样结构、锁相检测模块;使用LabVIEW编写基于GPIB接口的仪器控制与通讯及结果显示界面。6.搭建测试电光采样系统,包括光路部分和电路部分。
李源[3]2004年在《超高速光导开关测试系统的研究》文中研究表明随着微电子技术和光电子技术的发展以及器件的微加工技术的不断提高,超高速电子器件及超高速光电子器件在信息领域扮演着越来越重要的角色。不过,在目前的技术条件下,还不能准确便捷地检测这些器件的性能和参数,所以,对高带宽、高灵敏度的超高速光电检测系统的要求非常迫切。在这样的背景下,本课题对基于半导体光导开关的超高速光电检测系统进行研究和构建。通过对超高速光导开关基本原理的分析,设计了相应的光路和电路系统以实现超高速电光采样及其相应的数据采集,并对影响系统测试效果的一些重要环节进行分析阐述。本论文的主要研究内容和取得的研究成果如下:1. 查阅了大量的有关技术资料,综合评述了超高速光电测量技术 的国内外现状和发展趋势。2. 系统分析了超高速光导开关的基本原理,理论模型及加工方法, 并设计了光导开关的新型结构。3. 基于晶体光学的一般原理,对电光采样的原理和实现进行了分 析阐述,设计完成了电光采样系统的光路结构。4. 设计光电转换及微电流放大电路,进行实验仪器之间的连接通 讯,利用 GPIB-PCI 接口,对测试系统中的步进电机和锁相放大 器等测试仪器进行 LabView 编程,从而搭建便捷有效的自动测 试系统。5. 利用 AFM 针尖诱导氧化的方法在 Ti 膜上进行了光导开关的相 关加工实验,并开展了相应的机理分析。6. 对系统中的关键部分光学延迟线的作用机理进行分析,并利用 激光干涉仪测量步进电机的细分效果和步进精度,验证了光学 延迟线的可行性和可靠性。7. 搭建了测试系统的部分光路,开展了相关的实验,进而对影响 整体系统性能的部分因素进行了分析。
匡登峰[4]2005年在《超高速光导开关及其测试系统关键问题的研究》文中指出利用扫描探针显微镜针尖诱导氧化加工纳米级Ti膜,形成的氧化物TiOx和Ti膜,构成金属-绝缘体-金属结构,从而可以实现加工各种纳米器件,如单电子晶体管、高电子迁移率晶体管、光导开关和单电子存储器。超高速光导开关在超高速器件测试和光通信等领域有广泛的应用。本文围绕超高速光导开关的设计和理论计算、衬底材料制备和表征与器件的特性测试等关键问题,主要完成了以下五个方面的工作:1.开展了纳米电子、光电器件衬底材料的选择工作,经分析比较,采用氧离子注入的SOS材料作为超高速光导开关的衬底,利用AFM阳极氧化加工方法在超薄钛膜上加工的氧化钛线作为超高速光导开关的功能结构,同时选择共面带状线结构作为光导开关的传输线,从而设计了新型的光导开关的整体结构; 通过理论分析计算,解出了设计的新型光导开关的输出特性的近似数值解。2.开展了纳米薄膜的制备及检测方法的研究,利用对向靶直流磁控溅射方法制备纳米钛膜,利用台式探针轮廓仪测量了钛膜的精确厚度,AFM测量了钛膜的表面平整度,STM测量了钛膜的I-V曲线,表明制备的钛膜具有很高的表面平整度和良好的导电性; 利用XPS测量了钛膜的物质组成,证明XPS测量的钛膜的厚度和通过台式探针轮廓仪的测量结果外推出来的钛膜厚度非常一致。3.进行了纳米钛膜氧化加工的实验研究,在现有理论的基础上推导了符合实验结果的理论模型,得到加工较好的氧化钛线的最合适条件为:偏压8V、扫描速度0.1μm/s和相对湿度30%～50%; 在上述确定的条件下,从左到右每隔1μm加工了6条5μm长的纳米氧化钛线,此条件下加工的纳米氧化钛线的高度和宽度的一致性以及直线度都比较好。4.开展了新型光导开关的结构设计和加工的研究,设计并制作了形成光导开关传输线和电极结构的叁块光刻版; 结合光刻工艺、磁控溅射技术和AFM阳极氧化方法加工了超高速光导开关的传输线、电极、功能间隙的钛膜和氧化钛线,测量了超高速光导开关的暗电流-电压特性。5.开展了新型光导开关器件性能测试方法的研究,设计了一套基于飞秒激光的超高速电光采样系统,分析了此系统的时间和空间分辨力,计算了其最小可探测电压、信噪比和动态范围,实现了对光学延迟线的步进电机的运动控制和从锁相放大器的数据采集; 设计了超高速光导开关的自相关测量系统。
何博涛[5]2007年在《基于超高速光导开关的纳米级MIM结构串联现象的研究》文中研究表明光导开关因其机械结构简单、响应速度快、触发稳定、灵敏度高、实现了光电隔离等诸多优点而在高功率超宽带脉冲产生领域和超快电子学等众多领域中有着极其广阔的应用前景。本文基于超高速光导开关的加工,利用原子力显微镜针尖诱导阳极氧化加工超薄钛膜形成氧化钛线,从而实现了新型超高速光导开关的加工制作,围绕超高速光导开关的纳米氧化钛线的加工,文中对钛-氧化钛-钛形式的金属-绝缘体-金属隧道结现象进行了分析研究。主要研究内容如下:1.进行了光导开关的理论研究,包括基本原理介绍、工作模式分析以及理论模型的研究和计算。开展了衬底材料选择和光导开关结构设计,并分析了超高速光导开关的实现方案。2.设计了光导开关基本结构的加工制作流程。结合光刻工艺、直流磁控溅射技术和AFM阳极氧化加工等方法在砷化镓衬底上制作了超高速光导开关的原型器件,重点进行了AFM阳极氧化加工部分的研究探索。并对加工的光导开关进行了氧化加工前后的暗电流-电压特性测试对比研究,从而得出纳米氧化钛线的存在提高了超高速光导开关的绝缘耐压性。3.在最佳氧化加工条件(偏压8V、扫描速度0.1μm/s,相对湿度30%~50%)下进行了纳米氧化钛线的AFM阳极氧化加工的实验研究。研究了AFM阳极氧化加工机理,分析了现有AFM阳极氧化加工的理论模型。对磁控溅射的超薄钛膜进行了测试分析,其厚度、表面平整度和导电性均符合实验要求。在最佳加工条件下加工了6条纳米氧化钛线,进行了氧化钛线的高度和宽度的一致性和直线度的测量计算。4.研究了多条氧化钛线形成的MIM隧道结串联现象。分析了隧道结、隧穿现象以及隧道结的描述方法和I-V特性,并对其进行了推理分析。
赵玲[6]2009年在《基于光导采样测量方法的光电导开关设计与系统研究》文中指出随着科技的发展,超高速电子器件及光电子器件发展很快,特别是一些新的半导体材料制造技术的应用,使得半导体器件的响应速度已达到几个皮秒甚至亚皮秒。这些高速器件的带宽,已经远超过了传统的纯电子测量技术的能力,因此必须寻找新的测量方法。而光电导采样测量技术是利用快速光电导开关作为采样门来测量高速电信号波形的一种激光探针测量技术,它可以实现非常高的系统测量电压灵敏度和信噪比,系统测量带宽可达THz。在这种背景下,本文结合传统光刻工艺与原子力显微镜(Atomic Force Microscopy, AFM)阳极诱导氧化加工技术,制作超快高性能的光电导开关,对开关的光电导采样测量方法进行了研究,设计了光电导开关的光电导采样测量系统。本文的主要研究内容和研究结果如下:1.通过比较各种常用光电导材料和传输线样式的优缺点,针对本文要实现的功能,选定采用GaAs作为光电导开关的衬底,设计了专门针对光电导开关的光导采样测量方法的开关的传输线版图结构;2.从理论上分析了开关的等效电路结构,对光电导开关的信号产生门和采样门的工作原理和输出情况进行了分析,并用MATLAB分别对其输出信号进行了模拟和频谱分析;3.研究了光电导开关的工艺流程:电极制作、钛膜的制备、氧化钛线的加工,并对每一环节结束后的开关进行性能测试;4.结合光电导采样测量的工作原理,设计了光电导开关的光导采样测量系统,包括:延迟采样、微电流放大、锁相信号检测模块的设计。
李敏[7]2006年在《新型超高速光导开关加工的研究》文中提出利用扫描探针显微镜针尖诱导氧化加工纳米级Ti膜,形成的氧化物TiOx和Ti膜,构成金属-绝缘体-金属结构,从而可以实现加工各种纳米器件,如单电子晶体管、高电子迁移率晶体管、光导开关和单电子存储器。超高速光导开关在超高速器件测试和光通信等领域有广泛的应用。本文围绕超高速光导开关的设计和理论计算、衬底材料制备与器件的特性测试等关键问题,主要完成了以下四个方面的工作:1.开展了纳米电子、光电器件衬底材料的选择工作,经分析比较,采用低温生长的GaAs材料作为超高速光导开关的衬底,利用AFM阳极氧化加工方法在超薄钛膜上加工的氧化钛线作为超高速光导开关的功能结构,同时选择共面带状线结构作为光导开关的传输线,从而设计了新型的光导开关的整体结构;通过理论分析计算,解出了设计的新型光导开关的输出特性的近似数值解;2.开展了纳米薄膜的制备及检测方法的研究,利用对向靶直流磁控溅射方法制备纳米钛膜,用AFM测量了钛膜的表面平整度,STM测量了钛膜的I-V曲线,表明制备的钛膜具有很高的表面平整度和良好的导电性;非常适于超高速光导开关的氧化加工;s3.进行了纳米钛膜氧化加工的实验研究,在现有理论的基础上推导了符合实验结果的理论模型,得到加工较好的氧化钛线的最合适条件为:偏压8V、扫描速度0.1μm/s和相对湿度30%～50%;在上述确定的条件下,从左到右每隔1μm加工了6条5μm长的纳米氧化钛线,此条件下加工的纳米氧化钛线的高度和宽度的一致性以及直线度都比较好。并通过加工点阵列研究了AFM阳极氧化加工的重复性。4.开展了新型光导开关的结构设计和加工的研究,设计并制作了形成光导开关传输线和电极结构的叁块光刻版;结合光刻工艺、磁控溅射技术和AFM阳极氧化方法加工了超高速光导开关的传输线、电极、功能间隙的钛膜和氧化钛线,测量了超高速光导开关的暗电流-电压特性。并且研究了氧化钛线宽度和数目对光导开关特性的影响。
张超艳[8]2007年在《超高速光电导开关微纳加工方法的研究》文中研究说明纳米技术发展的最终的目的是加工出特定功能的纳米器件。本文结合光刻工艺、磁控溅射技术和AFM阳极氧化方法加工了超高速光电导开关和隧道结结构,并对它们进行了系统的研究和分析,主要研究内容如下:1.从理论和实验两方面分析AFM阳极氧化加工的影响因素,得到在8V直流偏压下,扫描速度为0.1μm/s,相对湿度为30%～50%时氧化线的连续性、均匀性、纵向特性比较好,并通过加工点阵列和线阵列得到此条件下氧化加工的重复性都小于1%,还通过理论计算验证了选择扫描速度为0.1μm/s正确性;2.在理论上,提出了一种超快线性光电导开关等效电路模型,并根据该模型,利用MATLAB模拟了光电导开关的时域和频域输出特性,发现了一种特殊现象,并进行了解释,得到光电导开关的输出最大半宽在10fs左右,频带宽度为5.5THZ,论证了利用线性超高速光电导开关产生THz辐射的可能性,分析了不同间隙宽度对频带宽度的影响;3.开展了新型光电导开关的结构设计和加工的研究,设计并制作了形成光电导开关传输线和电极结构的叁块光刻版;采用低温生长的GaAs材料作为超高速光电导开关的衬底,选择共面带状线结构作为光电导开关的传输线,利用AFM阳极氧化加工方法在超薄钛膜上加工的氧化钛线作为超高速光电导开关的功能结构,从而设计了新型的光电导开关的整体结构;4.利用AFM针尖诱导阳极氧化加工纳米级Ti膜,形成针尖-氧化物-半导体MOS隧道结和Ti-TiOx-Ti MIM隧道结,并对他们进行了理论和实验的研究,同时还研究了双隧道结、叁隧道结多次隧穿现象。
祁森[9]2007年在《超高速光电导开关性能表征方法的研究》文中指出随着时代的发展,科技也在向前飞速发展,电子器件呈现出微型化和高速化的发展趋势。由于传统电学测量方法,受到它自身性能的限制,不能准确、快速的对超高速器件进行测试和性能评价。所以寻求速度更快的测量方法就显得迫在眉睫。在这样的背景下,本课题采用原子力显微镜针尖氧化方法加工超快光电导开关作为超快电信号产生源,研究了电光采样和自相关两种超高速测量方法,同时搭建了光电采样系统的光路和电路,以期发展出应用于超快器件输出性能描述的自动测试系统。本论文的主要研究内容和取得的研究成果如下:1.在查阅文献的基础上,对目前所应用的各种光电时域采样电信号测量技术进行了分析比较。2.通过分析光电导开关的基本原理,设计超快光电导开关,包括衬底材料的选择,具体结构和加工方法的设计等;通过理论计算获得超快光电导开关的输出特性。3.利用原子力显微镜加工超快光电导开关器件原型。4.根据晶体光学原理,分析电光效应产生的机理,并由此引申出电光采样技术的原理,研究其主要评价参数。5.设计电光采样系统整体结构,设计光机械延迟线结构、电光采样结构、光电转换及微电流放大电路、锁相检测模块;使用LabVIEW编写基于GPIB接口的仪器控制与通讯及结果显示界面。6.搭建测试电光采样系统原型,包括光路部分和电路部分。并测试系统关键组成部分,对其可能影响的系统整体性能进行分析。7.研究了自相关测量方法。
李源, 刘庆纲, 匡登峰, 胡小唐[10]2003年在《超高速光导开关的机理及测试系统》文中研究指明超高速光导开关是纳米电子器件和纳米光电子器件的主要研究目标之一,本文在分析光导开关基本工作原理和关键技术的基础上,对光导器件的材料进行了研究和选择,设计了先导开关飞秒响应的测量装置,并对其应用进行了介绍。
参考文献：
[1]. PCSS的性能模拟分析方法研究[D]. 娄小娜. 天津大学. 2009
[2]. 基于电光采样技术的超高速光电导开关测试方法的研究[D]. 赵琳. 天津大学. 2008
[3]. 超高速光导开关测试系统的研究[D]. 李源. 天津大学. 2004
[4]. 超高速光导开关及其测试系统关键问题的研究[D]. 匡登峰. 天津大学. 2005
[5]. 基于超高速光导开关的纳米级MIM结构串联现象的研究[D]. 何博涛. 天津大学. 2007
[6]. 基于光导采样测量方法的光电导开关设计与系统研究[D]. 赵玲. 天津大学. 2009
[7]. 新型超高速光导开关加工的研究[D]. 李敏. 天津大学. 2006
[8]. 超高速光电导开关微纳加工方法的研究[D]. 张超艳. 天津大学. 2007
[9]. 超高速光电导开关性能表征方法的研究[D]. 祁森. 天津大学. 2007
[10]. 超高速光导开关的机理及测试系统[C]. 李源, 刘庆纲, 匡登峰, 胡小唐. 中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集. 2003