2.5D/3D硅基光电子集成技术及应用 被引量：6

1

作者 欧祥鹏 杨在利 +4 位作者 唐波 李志华 罗军 王文武 杨妍 《光通信研究》 2023年第1期1-16,共16页

全球网络流量急速增长,数据传输所需带宽和能源消耗也随之快速增加,传统电子信息互联架构已无法满足日益增长的带宽和节约能耗的需求。硅基光电子技术具有带宽高、能耗低并且可以利用成熟的互补金属氧化物半导体(CMOS)技术将光子集成电... 全球网络流量急速增长,数据传输所需带宽和能源消耗也随之快速增加,传统电子信息互联架构已无法满足日益增长的带宽和节约能耗的需求。硅基光电子技术具有带宽高、能耗低并且可以利用成熟的互补金属氧化物半导体(CMOS)技术将光子集成电路和电子集成电路大规模集成在硅衬底上等优势,能满足下一代数据传输系统的迫切需求。2.5D/3D硅基光电子集成技术可以有效缩短光芯片和电芯片之间电学互连长度、减小芯片尺寸,从而减小寄生效应、提高集成密度和降低功耗。文章介绍了硅基光电子集成技术的不同方案和最新进展,并展望了硅基光电子芯片结合2.5D/3D集成技术在数据通信、激光雷达、生化传感以及光计算等领域的应用前景。 展开更多

关键词 光通信 硅光 光电集成 2.5D/3D集成 硅通孔 转接板

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二极管原理非制冷红外焦平面阵列的集成设计 被引量：7

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作者 王玮冰 陈大鹏 +2 位作者 明安杰 欧文 刘战峰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期997-1000,共4页

面向非制冷红外成像的低成本高性能应用,二极管原理的红外焦平面阵列的设计和工艺实现得到研究和发展。焦平面和读出电路的设计集成以及CMOS和MEMS工艺集成是此项技术的研究重点。基于SOI的二极管原理焦平面阵列在低成本的利用CMOS工艺... 面向非制冷红外成像的低成本高性能应用,二极管原理的红外焦平面阵列的设计和工艺实现得到研究和发展。焦平面和读出电路的设计集成以及CMOS和MEMS工艺集成是此项技术的研究重点。基于SOI的二极管原理焦平面阵列在低成本的利用CMOS工艺实现大规模阵列集成方面有很大的优势。读出电路是基于标准CMOS工艺进行设计的。320×240规模的焦平面阵列利用CMOS标准工艺和MEMS工艺集成已经得到了结构实验结果。研究并测得二极管像元的正向压降的温度变化率约为-1.5 mV/K。分析和实验证明了二极管原理非制冷红外焦平面阵列的设计和工艺可行性,是一项可以低成本广泛应用的红外成像技术。 展开更多

关键词 焦平面阵列 红外成像 非制冷 二极管 工艺集成

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微结构硅基光电二极管的近红外响应特性研究 被引量：2

3

作者 罗海燕 李世彬 王文武 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期830-834,共5页

宽带隙红外光谱响应由于其在硅基光电探测器中的潜在应用而受到了广泛关注。利用离子注入和飞秒脉冲激光制备了一系列掺杂硅基光电二极管,并研究了硫掺杂硅基材料及器件后的宽带隙红外光谱响应特性。结果发现,PN型光电二极管在近红外和... 宽带隙红外光谱响应由于其在硅基光电探测器中的潜在应用而受到了广泛关注。利用离子注入和飞秒脉冲激光制备了一系列掺杂硅基光电二极管,并研究了硫掺杂硅基材料及器件后的宽带隙红外光谱响应特性。结果发现,PN型光电二极管在近红外和中红外光谱区域内表现出几个典型的光响应特征峰值。这几个特征峰对应于不同的子带隙光响应特征的起始能量,与硅带隙内掺杂硫的活性能级一致。这种光谱响应拓宽技术为制造低成本宽带隙硅光电探测器提供了有力的参考方案。 展开更多

关键词 飞秒脉冲激光 离子注入 近红外光谱 光电二极管

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面向先进光源的硅像素传感器保护环结构仿真研究

4

作者 孙朋 傅剑宇 +4 位作者 许高博 丁明正 翟琼华 殷华湘 陈大鹏 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期186-193,共8页

硅像素传感器上的保护环结构有利于提高传感器的耐高电压性能,为评估保护环结构对硅像素传感器的保护效果,仿真分析了三种保护环结构。通过计算机辅助设计技术对三种保护环结构进行二维建模,利用TACD内置的电学模型对三种保护环结构的I-... 硅像素传感器上的保护环结构有利于提高传感器的耐高电压性能,为评估保护环结构对硅像素传感器的保护效果,仿真分析了三种保护环结构。通过计算机辅助设计技术对三种保护环结构进行二维建模,利用TACD内置的电学模型对三种保护环结构的I-V特性进行了仿真。研究结果表明,电流收集环会提高像素的耐高电压性能,同时不等间距保护环、保护环的内外等距离Al悬挂以及多个保护环结构有利于进一步提高传感器的击穿电压。 展开更多

关键词 PIN二极管 硅像素传感器 保护环 耐高电压 计算机辅助设计

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二极管型非制冷红外焦平面中二极管结构优化研究

5

作者 瞿帆 傅剑宇 +3 位作者 侯影 卢一泓 李振锋 陈大鹏 《红外技术》 CSCD 北大核心 2023年第3期308-314,共7页

为适应非制冷红外探测器高空间分辨率的发展趋势,非制冷红外焦平面阵列作为非制冷红外探测器的核心部件不断向大阵列、小像素方向发展。本文针对二极管型非制冷红外焦平面阵列,理论分析了敏感元件二极管对读出电路以及器件性能的影响,... 为适应非制冷红外探测器高空间分辨率的发展趋势,非制冷红外焦平面阵列作为非制冷红外探测器的核心部件不断向大阵列、小像素方向发展。本文针对二极管型非制冷红外焦平面阵列,理论分析了敏感元件二极管对读出电路以及器件性能的影响,在确定二极管最佳工作电流的同时,提炼出二极管结构中串联个数以及结面积为主要性能影响因素。基于此,设计了p^(+)n-pn-n^(+)p三合一二极管,并将其与传统二极管、回型二极管、p^(+)n-n^(+)p二合一二极管、以及由p^(+)n-n^(+)p二合一二极管直接拓展得到的两种三合一二极管进行了对比考察,研究发现6种结构中p^(+)n-pn-n^(+)p三合一二极管在相同尺寸下拥有最多的二极管串联数量且结面积相对最大;进而利用Sentaurus TCAD仿真,验证了在同一整体尺寸下,p^(+)n-pn-n^(+)p三合一二极管的电压温度系数分别约为p^(+)n-n^(+)p二合一二极管,及在其基础上直接拓展得到的两种三合一二极管的1.5倍,为回型二极管与传统二极管的2.6倍、3.7倍。证明了在小像素下p^(+)n-pn-n^(+)p三合一二极管性能最优,且在其基础上拓展可得到N合一二极管能进一步优化器件的性能。 展开更多

关键词 二极管非制冷红外探测器 噪声等效温差 电压温度系数 三合一二极管

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基于纳米锥森林结构的表面增强拉曼散射透明器件研究

6

作者 赵倩 杨宇东 +3 位作者 桂博 毛海央 李锐锐 陈大鹏 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1168-1173,共6页

具有无损、超灵敏和实时检测优点的表面增强拉曼散射(SERS)器件具有重要研究意义。目前,针对SERS器件的大部分研究都围绕着非透明的器件展开。使用此类器件检测高浓度试剂时,激光只能从正面入射。这意味着入射激光需要穿透被测试剂分子... 具有无损、超灵敏和实时检测优点的表面增强拉曼散射(SERS)器件具有重要研究意义。目前,针对SERS器件的大部分研究都围绕着非透明的器件展开。使用此类器件检测高浓度试剂时,激光只能从正面入射。这意味着入射激光需要穿透被测试剂分子层才能到达位于其下方的金属纳米结构表面,因此用于激发金属纳米结构表面等离子体共振(SPR)的激光能量被减弱,相应地,SERS光谱信号也被减弱;此外,SERS光谱信号因被测试剂分子层的遮挡,无法高效返回到电荷耦合元件(CCD)中,再次被大幅度减弱,甚至有可能完全无法被检测到。相比之下,如果使用透明SERS器件,检测过程中将被测试剂分子置于器件正面,激光从器件背面入射,此时高浓度被测试剂分子层对入射激光和SERS光谱信号的干扰最小。这种情况下,可以得到较好的光谱信号。通过在石英基底上旋涂聚酰亚胺(PI)层,然后通过氧等离子体对PI层进行无掩模轰击,在石英基底上自行生成纳米纤维掩模,配合反应离子刻蚀工艺(RIE)制备了石英纳米锥森林结构。之后,通过金属纳米颗粒溅射工艺,得到SERS透明器件。对于该SERS透明器件,在测试过程中,拉曼激光可从器件的正面以及背面分别入射。初步的测试结果表明,对于罗丹明6G(R6G)在10^-3~10^-6 mol·L^-1这一浓度范围内,背面入射方式收集的SERS光谱信号强度高于正面入射方式。另外,进一步研究了该SERS透明器件背面检测的一致性,得到了良好的结果,证明了其在实际生化检测中的可行性。这一工作有望扩展SERS在分析物检测领域中的应用。 展开更多

关键词 纳米锥森林结构 表面增强拉曼散射(SERS) SERS透明器件 石英

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基于虚拟仪器的多通道MEMS加速度计自动化测试系统 被引量：5

7

作者 明安杰 谭振新 +3 位作者 吴健 赵敏 欧文 陈大鹏 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期1955-1959,共5页

提出了一种7通道并行测试的MEMS加速度计自动化测试分析系统,该系统高度集成多种功能,实现了加速度计高效率测试与分析。在常规测试系统基础上,该系统通过上层应用程序Labview实现了单一人机交互终端对振动台、高低温交变湿热试验箱和... 提出了一种7通道并行测试的MEMS加速度计自动化测试分析系统,该系统高度集成多种功能,实现了加速度计高效率测试与分析。在常规测试系统基础上,该系统通过上层应用程序Labview实现了单一人机交互终端对振动台、高低温交变湿热试验箱和供电电源等设备的控制。灵敏度、线性度、重复性、滞回特性、温度特性、频响特性等参数指标,能够在控制终端通过分析测试数据同时获得,并以报表形式输出。在一般情况下,传感器测试效率可达50只/h,大大高于传统的非自动化测试系统。经过评估测试,该测试系统还表现出较高的测试精度及稳定性和可靠性,测试误差小于±2.5%。该自动化测试系统为进一步降低MEMS传感器成本,促进其在物联网领域的大规模应用奠定了基础。 展开更多

关键词 MEMS加速度计 LABVIEW 物联网 自动化测试

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SIW交指带通滤波器的设计与仿真 被引量：6

8

作者 翟琼华 欧毅 +2 位作者 薛晨阳 李志刚 欧文 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1379-1383,共5页

介绍了一种双层SIW带通滤波器,两层之间采用交指结构实现谐振,输入输出采用共面波导形式。所设计的毫米波滤波器芯片尺寸仅有7 mm×3.5 mm×0.8 mm,使用三维高频电磁仿真软件对该结构进行仿真和优化,结果表明滤波性能符合设计要... 介绍了一种双层SIW带通滤波器,两层之间采用交指结构实现谐振,输入输出采用共面波导形式。所设计的毫米波滤波器芯片尺寸仅有7 mm×3.5 mm×0.8 mm,使用三维高频电磁仿真软件对该结构进行仿真和优化,结果表明滤波性能符合设计要求:中心频率10.6 GHz、带宽2.5 GHz、带内插损2 d B。最后阐明了基于MEMS技术的该滤波器的工艺制作流程。 展开更多

关键词 带通滤波器 基片集成波导 交指型 抽头式 MEMS

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基于多节点姿态信息融合的行人步长估计算法 被引量：3

9

作者 欧毅 张泽欣 +2 位作者 李星海 曹加昇 刘宇 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2021年第3期112-118,共7页

针对单节点行人惯性定位算法中步长计算精度较低的问题,提出了一种基于多节点运动姿态信息融合的行人步长估计算法。首先,根据行走时足部节点Z轴加速度与X轴角速度的波峰、波谷值变化特征检测行人的步态;其次,通过腿部4个节点X轴角速度... 针对单节点行人惯性定位算法中步长计算精度较低的问题,提出了一种基于多节点运动姿态信息融合的行人步长估计算法。首先,根据行走时足部节点Z轴加速度与X轴角速度的波峰、波谷值变化特征检测行人的步态;其次,通过腿部4个节点X轴角速度的波峰及波谷值变化特征,对足跟着地动作的识别进行约束;最后,结合行人双腿长度信息、步态检测结果及腿部俯仰角信息解算得到行人步长。实验数据表明,该步长估计算法能与身体多个部位的运动信息相结合,行人步长平均估计精度可达98.9%。 展开更多

关键词 多节点 信息融合 步态检测 约束 行人步长

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一种基于悬浮吸收层的双层结构的热电堆红外探测器(英文)

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作者 陈媛婧 毛海央 +4 位作者 谭秋林 薛晨阳 欧文 陈大鹏 熊继军 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期730-735,共6页

提出一种新颖红外传感器,这种传感器采用悬浮吸收层的双层结构的优势,来实现相对小尺寸下的高探测性能。双层结构采用2种牺牲层材料,分别为聚酰亚胺牺牲层和预埋在热偶条和沉底之间的多晶硅材料。仿真结果证明了该种结构的探测率、响应... 提出一种新颖红外传感器,这种传感器采用悬浮吸收层的双层结构的优势,来实现相对小尺寸下的高探测性能。双层结构采用2种牺牲层材料,分别为聚酰亚胺牺牲层和预埋在热偶条和沉底之间的多晶硅材料。仿真结果证明了该种结构的探测率、响应率和响应时间分别达到2.85×108cm Hz(1/2)/W、1 800 V/W和6 ms。本文给出了该种热电堆红外探测器高度兼容于CMOS工艺的制备流程,使器件的高效量产和低成本生产成为可能。 展开更多

关键词 红外探测器 双层结构 热电堆 吸收层 悬浮 红外传感器 多晶硅材料 CMOS工艺

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一种二极管型红外热探测器热学参数的电学等效测试方法

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作者 刘超 侯影 +3 位作者 傅剑宇 刘瑞文 魏德波 陈大鹏 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期798-804,共7页

红外热探测器的热学参数包括热容、热导、热响应时间,反应了结构信息和器件性能。精确有效地获得这些参数,对探测器的结构优化与性能评估具有指导意义。二极管型红外热探测器是红外热探测器的主要类型之一。基于二极管型红外热探测器的... 红外热探测器的热学参数包括热容、热导、热响应时间,反应了结构信息和器件性能。精确有效地获得这些参数,对探测器的结构优化与性能评估具有指导意义。二极管型红外热探测器是红外热探测器的主要类型之一。基于二极管型红外热探测器的自热效应,提出了一种热学参数的电学等效测试方法,具有测量精度高且实现简单的特点。并对自制的一款二极管型红外焦平面阵列像元进行了测试,测试结果与理论分析相符,验证了方法的可行性。 展开更多

关键词 红外热探测器 二极管 电学等效测试 热学参数

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基于PMMA纳米纤维森林结构的高性能SERS基底

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作者 李锐锐 杨帅 +2 位作者 毛海央 陈大鹏 熊继军 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2021年第4期585-591,共7页

为了满足实际应用对低成本、易制备表面增强拉曼散射(SERS)基底的需求,采用等离子体技术处理聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料层,在其表面形成纳米纤维森林结构,结合金属溅射工艺,制备SERS基底。在理论分析PMMA纳米纤维的形成机理的基础上,... 为了满足实际应用对低成本、易制备表面增强拉曼散射(SERS)基底的需求,采用等离子体技术处理聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料层,在其表面形成纳米纤维森林结构,结合金属溅射工艺,制备SERS基底。在理论分析PMMA纳米纤维的形成机理的基础上,以罗丹明6G(R6G)作为探针分子,进行基底的SERS性能测试。结果表明,该SERS基底的检测限达到10-10 mol/L,增强因子达到1.75×10^(6),相对标准偏差为6.52%,且在30 d内可以保持较好的稳定性,在生化检测领域具有很大的实际应用潜力。 展开更多

关键词 等离子体技术 聚甲基丙烯酸甲酯 表面增强拉曼散射 生化检测

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