【摘 要】
：
近年来,伴随着光通信、工业控制、人工智能等领域日益增长的探测需求,近红外光电探测也随之成为备受关注的焦点。现阶段,滤波装置的高成本和集成工艺的高难度,使得近红外窄带光探测器在实际的设计和制备过程中受到诸多限制。硅基光电探测器由于与CMOS具有非常好的兼容性,是集成光电子器件的理想选择。本文拟研发一种高性能、易集成的硅基窄带近红外光探测器,系统地对其仿真设计、加工制备、性能测试及其在脉搏检测中的应用
论文部分内容阅读
近年来,伴随着光通信、工业控制、人工智能等领域日益增长的探测需求,近红外光电探测也随之成为备受关注的焦点。现阶段,滤波装置的高成本和集成工艺的高难度,使得近红外窄带光探测器在实际的设计和制备过程中受到诸多限制。硅基光电探测器由于与CMOS具有非常好的兼容性,是集成光电子器件的理想选择。本文拟研发一种高性能、易集成的硅基窄带近红外光探测器,系统地对其仿真设计、加工制备、性能测试及其在脉搏检测中的应用开展研究。选取硅微孔阵列结构/石墨烯肖特基结光电二极管为研究对象,研究硅/石墨烯肖特基结二极管和硅微孔陷光结构对探测器近红外响应特性的影响规律,探索窄带近红外光探测器在脉搏监测中的实际应用。主要研究内容及成果如下:（1）基于半导体物理理论和成熟的硅刻蚀工艺,提出了构建正六边型硅微孔阵列陷光结构提升器件的光响应特性。利用电子设计自动化软件Silvaco TCAD首次构建了三维硅微孔阵列肖特基二极管光探测器的模型,分析了微孔结构对光场分布、光生载流子收集的影响,进而获得窄带近红外光电探测器的优化设计方法。（2）基于硅微孔阵列/石墨烯肖特基光电二极管的仿真优化参数,结合现有的实验条件和工艺方法,采用光刻、显影和感应耦合等离子体干法（ICP）刻蚀等微细加工技术构建了六边形硅微孔阵列陷光结构,并湿法转移类金属材料石墨烯装配了底电极,完成了硅微孔结构/石墨烯肖特基二极管光探测器的制备。光电特性表征发现,器件具有优异的窄带近红外光电响应且在1064nm波长光照射下出现光生电流峰值,开关比高达10~7,-1V偏压下的响应度达到1.03A/W,近红外光电性能远好于平面硅/石墨烯肖特基结器件、硅/石墨烯肖特基结区设置在衬底顶部的器件和部分商用硅基光电探测器。（3）基于光电容积描记法（PPG）脉搏监测原理,搭建了由正六边形硅微孔阵列结构/石墨烯肖特基窄带近红外光电探测器、发光二极管和放大器电路组成的脉搏测量系统,对比发现制备的窄带近红外光探测器可比拟商用器件在脉搏检测中的应用。研究结果表明,基于硅微孔结构陷光结构设计及相关器件的构建方法对促进硅基近红外光电探测器及其相关应用具有重要意义。
其他文献
平台的情况与软件结构,通过实验来验证理论分析以及提出的控制方法,最后说最后,搭建了RTLAB半实物仿真平台与20k W逆变器实验平台,详细介绍了给出参数设计原则,利用重复控制抑制网侧电流谐波。问题,提出了利用非理想广义积分器代替纯微分环节,准确估算网侧电流,同时统中电网电压谐波含量较大时,对于纯微分环节估算网侧电流所造成的谐波放大题,在现有控制的基础上附加功率截止负反馈控制策略。其次,针对光伏发电
随着电力电子技术的飞速发展,各种电力设备引起的谐波问题不容忽视。作为一种前端交/直流变换器,功率因数校正（Power Factor Correction,PFC）电路被广泛应用于工业电子等领域,与之相关的拓扑创新和控制算法也得到了广泛的研究。由二极管整流电路后接升压（boost）斩波电路构成的单相boost型PFC电路已成为中大功率应用中最流行的拓扑之一。单相boost PFC变换器的级联PI控制
在过渡族金属硫化物（transition metal dichalcogenide,TMD）中,由于光与物质相互作用强,因此即使纳米厚度的TMD薄膜也会显示出高的光吸收能力和光电转化能力,在光电应用领域引起了广泛关注。其中二硒化钨（WSe2）尤为引人注目,它具有p型电输运特性,载流子迁移率高,禁带宽度为1.3-1.65eV,非常适合同窄禁带半导体（如硅、砷化镓等）构成异质结以获得优异的光电性质。本
二维过渡金属硫属化合物（2D TMDCs）是当前光电材料的研究热点之一,其优异的光电转化特性使其在新型探测器的研究取得长足的进步。当前,2D TMDCs基光电探测器面临制备工艺复杂,光谱调控等性能提升等实际应用问题。本文拟构建硅兼容的、光谱可调的TMDCs/Si双极性异质结光探测器,选取二硒化钼（MoSe2）和二硫化钨（WS2）为研究对象,利用脉冲激光沉积（PLD）法在Si衬底上制备了大面积的高质
微电网处于孤岛模式时,基于虚拟同步机（VSG）控制或下垂控制的逆变器无法消除频率的静态偏差,必须通过二次频率控制方法来稳定频率值。在进行二次调频系统设计时需要用到微电网的频率响应数学模型,然而由于微电网系统的结构复杂多变以及系统内微源和负荷种类多样等原因,使得微电网系统的数学模型难以获取,通过模型整定控制器参数的方法变得耗时又耗力。无模型自适应控制（MFAC）在控制过程中无需了解受控系统的内部结构
电力电子半实物实时仿真技术及平台的研发,可以方便电力电子技术的实验与教学。与一般的软件仿真相比,实时仿真可以非常全面的对电力电子系统的各种功能、故障情况、极端环境下的运行状态进行测试,有助于加快产品的开发。相较于常规的处理器,FPGA（Field Programmable Gate Array）具有良好的并行处理数据的能力、较高的时钟频率,适用于电力电子系统的快速运算,成为了电力电子系统实时仿真的
由于窄带探测器可以有效提高红外系统的抗非工作频段噪声光干扰,因此在生物材料识别和校准、特定波段成像、军事秘密通信和光学系统开关控制等方面均具有重要的应用价值。但是对于窄带探测的器件结构和机理研究亟待发展。Si是集成电路产业的支柱材料,硅基光电探测器的研发可以有力推进芯片的光电集成发展。本文构建并研究了两种硅基窄带近红外光电探测器,基于结型光场控制原理,通过调制在结区附近的光场分布,进而实现对结型探
随着中国经济的快速发展和大型电网的互联,电网中具有非线性特征的负载被使用的频率越来越高。在这种趋势下,电网中除了会存在线性稳定的电力信号外,还会经常出现间谐波信号。目前,电力间谐波分析主要有基于积分运算和基于频率估计的微分运算两类算法。基于微分运算的方法具有数据周期短、计算量小、实时性较好的优点。然而,多个频率估计并联算法存在频率分辨率问题,本学位论文针对该问题,开展了相关研究,主要内容包括如下:
输电线路经常暴露在自然环境中,异物悬挂、覆冰、着火等都会影响输电线路的正常运行,传统的电力巡检工作方式主要是利用人工巡检进行开展,但是人工巡检存在着大量的弊端,随着四旋翼无人机技术的逐渐成熟,将四旋翼无人机技术广泛应用于输电线路巡检中,提高了电力维护和巡检的速度,减少人工成本,同时也能够很好的适应各种复杂的环境,满足电力巡检的要求。本文首先针对无人机输电线路巡检系统组成,对飞行系统、地面基站和网络
我国火电厂耗煤量高达全国总产煤量的50%,而在燃煤发电过程中锅炉的排烟热损失是全厂热损失中最大的,也是影响机组效率的最大因素,影响排烟热损失的主要因素是锅炉排烟温度,由于排烟温度过高所造成的锅炉余热资源浪费,在我国发电厂是一个普遍存在的现象。对国内某600MW机组发电厂数据统计发现,其锅炉年平均排烟温度接近130.0℃,满负荷排烟温度甚至达到150.0℃。过高的排烟温度对锅炉效率有较大影响且大大增