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[2019年IEEE光子学与电磁学研究秋季研讨会（PIERS - Fall） - 中国厦门（2019.12.17-2019.12.20）] 2019光子学与电磁学研究秋季研讨会（PIERS - Fall） - 基于金属-绝缘体-金属狭缝波导的等离子体带通/带阻滤波器
摘要： 纳米电子学包含多种器件，其电学特性比CMOS更为复杂，从而催生了新的计算范式。为寻找能支持大规模高性能电路设计的技术，必须探索这一潜力巨大的创新空间。在此领域中，我们分析了一组在设计层面具有相似计算抽象（即二进制比较器或多数表决器）的新兴技术。研究表明，原生支持这种抽象的新型逻辑综合技术是关键技术推动因素。我们阐述了采用新兴技术进行逻辑设计的模型与数据结构，并展示了应用新型综合算法与工具的成果。结论指出：要评估新兴技术并实现面积、功耗与性能的最优结果，必须发展新的逻辑综合方法。
关键词： 逻辑表达能力、纳米技术、新兴器件、增强功能、互补金属氧化物半导体（CMOS）、超越互补金属氧化物半导体（CMOS）、纳米技术计算机辅助设计（CAD）、逻辑综合
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年IEEE光子学与电磁学研究春季研讨会（PIERS-Spring）- 意大利罗马（2019年6月17日-2019年6月20日）] 2019光子学与电磁学研究春季研讨会（PIERS-Spring）- 基于石墨烯的射频应用隧道场效应晶体管
摘要： 纳米电子学包含多种器件，其电学特性比CMOS更为复杂，从而催生了新的计算范式。为寻找能支持大规模高性能电路设计的技术，必须探索这一潜力巨大的创新空间。在此领域中，我们分析了一组在设计层面具有相似计算抽象（即二进制比较器或多数表决器）的新兴技术。研究表明，原生支持这种抽象的新型逻辑综合技术是关键技术推动力。我们阐述了采用新兴技术进行逻辑设计的模型与数据结构，并展示了应用新型综合算法与工具的成果。结论指出：要评估新兴技术并实现面积、功耗与性能的最优结果，必须采用新的逻辑综合方法。
关键词： 逻辑表达能力、互补金属氧化物半导体（CMOS）、纳米技术计算机辅助设计（CAD）、超越互补金属氧化物半导体（CMOS）、增强功能、纳米技术、逻辑综合、新兴器件
更新于2025-09-19 17:13:59
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具有改进带宽的边缘耦合波导单元行载流子光电二极管设计指南
摘要： 本文提出了一种基于注入锁相的全可综合锁相环(PLL)，包含插值式相位耦合振荡器、电流输出数模转换器(DAC)及高精度数字变容二极管。该PLL所有电路均采用标准数字单元设计实现，无需任何修改，并通过数字设计流程自动完成布局布线(P&R)，无需人工干预?；?5 nm数字CMOS工艺实现时，本设计仅占用110 μm × 60 μm版图面积，据作者所知是目前报道的最小尺寸PLL。测试结果表明，在900 MHz输出频率下，该PLL实现1.7 ps均方根抖动的同时仅消耗780 μW直流功耗。
关键词： 标准单元、数字变容二极管、小面积、低功耗、门控注入、注入锁定、双环、锁相环、可综合、逻辑综合、边沿注入、低抖动、工艺电压温度（PVT）、全数字锁相环（AD-PLL）、数模转换器（DAC）、互补金属氧化物半导体（CMOS）
更新于2025-09-19 17:13:59
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[半导体与半金属] 硅光子学未来方向 第101卷 || 面向硅光子学应用的晶格匹配Ga(NAsP)基激光器结构在CMOS兼容Si(001)晶圆上的单片集成
摘要： 硅光子学基于数十年来为在硅(001)精确晶向衬底上实现日益复杂的互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路而发展成熟的工艺技术。实现硅光子电路全功能化的关键组件之一是集成激光发射器，本卷《半导体与半金属》中对此亦有例证——书中展示并讨论了在CMOS兼容的硅(001)衬底上实现混合集成与单片集成激光源的各种技术路线的当前进展。这些激光集成方案可分为三大类：(i) 通过激光芯片/晶圆键合实现的混合集成方案（另见本系列第99卷中荒川等人撰写的"硅光子学量子点激光器"章节、孙与Lourdudoss撰写的"III-V族半导体在硅上的外延侧向过生长技术用于光子集成"章节、Volz等人撰写的"在CMOS兼容硅(001)晶圆上实现晶格匹配的Ga(NAsP)基激光器结构单片集成用于硅光子学应用"章节、施与刘撰写的"采用MOCVD技术在硅衬底上生长III-V族半导体及激光器"章节）；(ii) 晶格失配的标准III/V族半导体激光器堆叠的异质外延沉积技术（另见本系列第99卷中Vivien等人撰写的"硅光子学构建模块"章节、松尾撰写的"硅上异质集成III-V族光子器件"章节）；(iii) 本章所述的在CMOS兼容硅(001)衬底上实现Ga(NAsP)基激光器的晶格匹配外延生长技术。
关键词： 砷化镓氮磷(Ga(NAsP))、互补金属氧化物半导体(CMOS)、单片集成、激光器集成、硅光子学
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于超薄锗缓冲层的硅基互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容砷化镓金属-半导体-金属光电探测器（GaAs MSMPD）用于可见光光子学应用
摘要： III-V族材料在硅衬底上的单片集成，展现出下一代光电器件最具前景、成本效益且多功能的实现方案。本研究报道了通过金属有机化学气相沉积技术在硅衬底上集成的GaAs金属-半导体-金属光电探测器。该器件架构基于采用超薄低温锗缓冲层在硅衬底上生长的GaAs有源层——锗硅异质结构作为"虚拟"衬底，有效降低了GaAs器件层的整体结构缺陷。通过优化金属-半导体结特性（具体在金属/GaAs界面插入超薄Al2O3中间层），实现了暗电流的有效抑制与界面缺陷的钝化。由此获得电子和空穴的肖特基势垒高度分别为0.62 eV和0.8 eV。制备了直径30至140微米的圆形器件，在1.0 V反向偏压、30微米器件直径条件下，测得室温暗电流约48 nA。该GaAs金属-半导体-金属结构在5 V反向偏压、850 nm波长下展现出优异性能：光电响应度达(0.54±0.15) A/W，探测率约4.6×10^10 cm Hz^(1/2) W^(-1)。该方法为硅平台上GaAs的单片集成提供了重要技术路径，且可拓展应用于其他III-V族材料及晶格失配体系，实现高性能多波段光电器件开发。
关键词： 砷化镓、可见光光子应用、金属-半导体-金属光电探测器、锗缓冲层、互补金属氧化物半导体（CMOS）
更新于2025-09-16 10:30:52
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采用40纳米标准CMOS工艺集成的彩色光电探测器
摘要： 为了进一步将接收器集成到多色可见光通信系统中，我们采用40纳米标准互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺，在无需任何工艺修改的情况下设计并制造了一种新型彩色光电探测器（PD）。该PD由CMOS光电二极管和位于其上方的二维（2D）多晶硅亚波长光栅组成?；诘寄９舱裨?，我们首次在标准CMOS工艺中通过控制2D多晶硅光栅的结构参数实现了颜色滤波功能。本研究设计了三种分别响应三原色的彩色PD。测量结果表明，这些彩色PD在可见光范围（400-700纳米）内展现出波长选择性，其光谱响应曲线的最大峰值分别位于660纳米（红）、585纳米（绿）和465纳米（蓝）。此外，附加的2D多晶硅光栅几乎未降低光电二极管的响应度。
关键词： 二维多晶硅亚波长光栅，彩色光电探测器，可见光通信，互补金属氧化物半导体（CMOS）
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于SiPM的可穿戴近红外光谱接口与脉冲激光源集成系统
摘要： 我们展示了一种微型化探针的设计方案，该方案将硅光电倍增管与光脉冲电子器件集成于单个2×2平方毫米的CMOS芯片中，芯片包含快脉冲激光驱动器、同步单光子探测电路等功能?？椤９庾勇龀寮瓤稍谄霞剖?，也可通过时间相关单光子计数（TCSPC）等外部高速电子?？榇怼８眉傻缏芳瓤勺樽霸谟∷⒌缏钒澹≒CB）上，也可集成于1厘米尺寸的2.5D硅中介层平台，并与硅光电倍增管（SiPM）、垂直腔面发射激光器（VCSEL）及电容器、电阻器等辅助元件连接。我们通过集成光学接口来优化小活性区域的光收集和垂直腔面发射激光器（VCSEL）的光发射，这种方案将因显著缩小光极尺寸并消除光纤需求，推动其在临床多领域的应用，并改变近红外光谱（NIRS）硬件设备的商业格局。
关键词： 近红外光谱技术（NIRS）、时域（TD）、互补金属氧化物半导体（CMOS）、垂直腔面发射激光器（VCSEL）、硅光电倍增管（SiPM）、光学探头
更新于2025-09-11 14:15:04
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用于TDD前端的低损耗毫米波收发组合器合成技术
摘要： 时分双工（TDD）收发（T/R）毫米波（mm-wave）前端包含功率放大器（PA）、低噪声放大器（LNA）、天线开关以及相应的无源匹配与合路网络。本文提出一种综合设计方法，通过将PA输出匹配网络、LNA输入匹配网络与T/R开关整合为统一网络来最小化整体损耗。该技术提升了毫米波收发机在PA效率和LNA噪声系数方面的性能。所提出的T/R合路器可实现高线性度并处理大PA输出电压摆幅。该架构适用于任何具备高集成能力的工艺平台。采用45nm绝缘体上硅CMOS工艺实现了Ka波段方案，包含基于四堆叠结构的高功率PA和基于电感源极退化的共源共栅LNA。该前端中PA实现23.6dBm饱和输出功率与28%的峰值功率附加效率，LNA噪声系数为3.2dB。芯片总面积（含焊盘）为0.54平方毫米。
关键词： 发射/接收（T/R）开关、低噪声放大器（LNA）、功率放大器（PA）、5G发射机、堆叠式功率放大器、绝缘体上硅（SOI）、时分双工（TDD）、互补金属氧化物半导体（CMOS）、毫米波（mm-wave）、Ka波段
更新于2025-09-04 15:30:14