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oe1(光电查) - 科学论文

61 条数据
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  • 芯片级分子钟

    摘要： 本文介绍了一种超稳计时装置，其通过将输出时钟频率锁定于极性气体分子的转动能级跃迁来实现?；谘翘兆龋═Hz）波段的高精度光谱仪，该新型计时方案不仅支持全电子化操作，还能采用主流CMOS工艺实现。同时，所选分子（硫化碳，16O12C32S）的短探测波长与高吸收强度也使得气室结构得以微型化。这些特性共同造就了具有原子钟级精度、且体积小、功耗低、成本低的频率基准源。本文详细阐述了首款采用65纳米CMOS体硅工艺的概念验证型分子钟的架构设计与芯片实现方案：通过集成锁相环（PLL，工作频率231.061GHz并采用频移键控调制）和具备内置锁相功能的亚太赫兹FET探测器，在单模波导中精确探测硫化碳（OCS）气体的特征跃迁频率，并据此校准80MHz晶振输出。该时钟仅消耗66mW直流功率，在τ=1000秒平均时间下测得艾伦偏差为3.8×10^{-10}。

    关键词： 互补金属氧化物半导体、分子钟、转动光谱学、艾伦偏差、全球定位系统、羰基硫（OCS）、频率稳定性、导航

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 用于光接收器的CMOS跨阻放大器进展

    摘要： 跨阻放大器（TIA）是光接收机的关键组件，这类放大器将光电流转换为电压信号。光接收机的整体性能很大程度上取决于该组件的表现。当前CMOS技术的发展已实现低功耗、低噪声且紧凑的TIA设计。光接收机的高要求推动了TIA设计规格的优化与改进。然而传统CMOS TIA设计主要受限于输入节点电容的制约。本文基于不同架构和性能参数，探讨了数据通信与仪器仪表领域中TIA的技术进展。本综述将为未来光接收机全集成CMOS TIA的设计提供比较研究和参考依据。

    关键词： TIA（跨阻放大器）、增益、CMOS（互补金属氧化物半导体）、传感器、光学接收器

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 高通量纳米孔与离子通道信号的小波去噪

    摘要： 近期研究通过采用集成互补金属氧化物半导体（CMOS）集成电路，将固态纳米孔电导记录的噪声限制带宽提升至超过5 MHz，离子通道电导记录则超过500 kHz。尽管当采用正弦基函数时，这些记录所特有的脉冲状信号存在频谱展宽现象，但人们通常使用贝塞尔滤波器来降噪以获得可接受的信噪比（SNR），代价是损失许多更快的时间特征。在此，我们报道了采用小波降噪而非贝塞尔滤波所能实现的SNR改进。当与最先进的高带宽CMOS记录仪器结合使用时，与2.5 MHz贝塞尔滤波器相比，我们能将基线噪声水平降低四倍以上，同时保留与该滤波器带宽相当的信号瞬态特性。同样地，对于离子通道记录，我们实现了优于100 kHz贝塞尔滤波器的时间响应，且噪声水平与25 kHz贝塞尔滤波器相当。SNR的提升可用于对这些记录进行稳健的统计分析，这可能为纳米孔易位动力学和离子通道功能机制提供重要见解。

    关键词： 离子通道、纳米孔、互补金属氧化物半导体（CMOS）、小波、去噪、信噪比（SNR）

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • [2018年IEEE生物医学电路与系统会议(BioCAS) - 美国俄亥俄州克利夫兰市(2018.10.17-2018.10.19)] 2018年IEEE生物医学电路与系统会议(BioCAS) - 一种用于人体类器官实时组织内监测的μ射频CMOS器件

    摘要： 人类来源的脑类器官被提议用于生成功能性体外模型和人脑组织，以支持药物发现、精准医疗及基于细胞的临床治疗。然而，其当前制备过程存在高度变异性，限制了常规应用。为实现脑类器官的质量可控生产并为检测开发提供读数能力，我们提出构建可嵌入活体三维细胞组装体的微型主动装置，用于组织内生物信号的无线传感与监测。本研究评估了一种低功耗解决方案：在100微米×100微米区域内集成生物电信号传感放大所需全部电路，同时实现射频无线供电与数据传输。基于130纳米射频CMOS工艺的电路仿真表明，该方案功耗仅6.18微瓦即具可行性。采用模拟硅基微型装置的初步体外实验显示，这些装置可在细胞培养过程中整合至三维细胞聚集体内。

    关键词： 互补金属氧化物半导体、低功耗、射频、人脑类器官、无线生物传感

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 掺杂诱导的反向偏压低于1V下工作的倒置小分子有机光电二极管性能提升——迈向成像应用中与CMOS的兼容性

    摘要： 有机光电二极管（OPDs）相比传统无机光电探测器具有诸多优势，使其特别适用于成像应用。阻碍其应用的关键挑战之一在于需要与标准CMOS工艺集成。本文报道了一种与CMOS兼容的顶照式倒置小分子双层OPD，具有极低的暗漏电流。该器件采用经[6,6]-苯基C61丁酸甲酯（PCBM）阴极缓冲层（CBL）修饰的氮化钛（TiN）底电极。我们系统地证明，通过掺杂CBL可提升器件在低电压（低于1V反向偏压）下的光响应——在不影响漏电流的前提下，既增大了线性动态范围（LDR），又拓宽了光电二极管的带宽。优化后的器件在-0.5V偏压下仅呈现约6×10?1? A/cm2的暗漏电流，在500nm波长处外量子效率（EQE）达23%，计算得比探测率高达7.15×1012 cm Hz1?2/W（琼斯）。同时该器件在-0.5V偏压下线性动态范围接近140dB，带宽约400kHz。所提出的器件结构完全兼容CMOS工艺，可集成至CMOS读出电路，有望应用于高性能大规模成像阵列。

    关键词： 界面工程、掺杂、互补金属氧化物半导体、氮化钛、有机光电二极管、阴极缓冲层

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • [IEEE 2018 AEIT国际年会 - 意大利巴里（2018.10.3-2018.10.5）] 2018年AEIT国际年会 - 作为太赫兹探测器的固态整流器

    摘要： 我们提出了一种新型固态整流器，与CMOS集成电路兼容，适用于室温下太赫兹辐射的直接转换。该结构构建了一个整流天线，由平面螺旋挤压而成的截头圆锥螺旋体构成，并在一端连接纳米级金属晶须。该晶须延伸至MOS-FET晶体管的栅极。通过栅极下方产生的等离子体波自混频效应实现整流功能。本方案易于与现有成像系统集成，无需采用成本高昂的极小技术节点——因为等离子体波不受栅极尺寸影响。其余电子元件仅需提供必要的集成读出电路。文中给出了自混频过程的理论解释及显示直流电势产生的TCAD仿真结果，并额外展示双势垒整流器结构作为对比探测器。

    关键词： 金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS-FET）、整流天线（rectenna）、图像探测器、互补金属氧化物半导体（CMOS）、太赫兹天线（THz antennas）

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • [2018年IEEE亚洲固态电路会议（A-SSCC）- 台湾台南（2018年11月5日至11月7日）] 2018年IEEE亚洲固态电路会议（A-SSCC）- 基于混合模式锁相环啁啾发生器的CMOS 76-81GHz 2发射3接收FMCW雷达收发器

    摘要： 本文介绍了一款采用65纳米CMOS工艺实现的76-81GHz全集成调频连续波（FMCW）雷达收发机（TRX）。该芯片集成了两个发射机（TX）和三个接收机（RX）以支持MIMO处理，采用具有可重构环路带宽和倍频方案的38.5GHz混合模式锁相环来生成可重构FMCW线性调频波形。通过无源电压模式下变频技术提升接收机抗发射机泄漏的线性度，提出底部开关功率放大器实现双相调制，并利用磁耦合谐振器技术有效扩展链路带宽。实测结果表明：该FMCW收发机可产生带宽250MHz至4GHz、周期600μs至10ms的可重构线性调频信号，均方根频率误差小于251kHz。发射机最大输出功率13.4dBm，通过配置LDO输出电压可在3dB范围内调节。接收机噪声系数达15.3dB，射频输入参考P1dB为-8.5dBm?；诟眯酒氖凳笔笛椴獾闷骄嗬胛蟛钗?0cm。当开启2个发射机和3个接收机时，整体功耗为921mW。

    关键词： 收发器、锁相环、互补金属氧化物半导体、毫米波、雷达、调频连续波（FMCW）

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 嵌入式多晶硅光栅反射器的背照式CMOS光电二极管

    摘要： 在本研究中，我们探究了用多晶硅光栅替代金属镜作为薄型背照式互补金属氧化物半导体光电二极管（BSI CPDs）紧凑型光学背反射器的可行性。多晶硅光栅反射器独特的反射特性可在极小区域（12平方微米）内实现——即BSI CPDs的接触通孔之间。该方案对波长超过100纳米的TE偏振光实现了高光学反射率，同时提升了近红外波长的响应度。结果表明：在980纳米波长下，这种BSI CPDs能以偏振相关方式（ITE/ITM=1.148）使光电流增强1.45倍。

    关键词： 互补金属氧化物半导体（CMOS）、背照式光电二极管、多晶硅光栅反射器

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 基于n型和p型氧化物半导体的互补集成电路，用于平板显示器之外的应用

    摘要： 氧化物半导体因其优异的电学性能、低温制备工艺、高均匀性及易于工业化生产的特点，在大面积薄膜电子器件制造领域极具吸引力。n型氧化物半导体（如InGaZnO）已高度成熟并实现商业化应用，广泛应用于平板显示器背板驱动电路。目前，开发基于氧化物半导体的低功耗电子电路仍亟需突破CMOS技术瓶颈。本文采用磁控溅射法制备的p型氧化锡和n型InGaZnO材料，成功构建了包括反相器、与非门、或非门、异或门、D锁存器、全加器以及7/11/21/51级环形振荡器（ROs）在内的多种CMOS电路。测试表明：反相器具有轨对轨输出特性，静态功耗低至8.84 nW，噪声容限高达约40%电源电压，成品率达98%，且标准偏差可忽略的高均匀性；逻辑门电路（与非/或非/异或）、D锁存器和全加器均呈现理想的输入-输出特性；环形振荡器展现出约1 μs的微小级延迟，以及大面积薄膜电子器件必需的极高均匀性与成品率。本研究为突破平板显示应用局限，构建基于全氧化物半导体的低功耗、大面积、大规模高性能透明/柔性CMOS电路提供了重要启示。

    关键词： 互补金属氧化物半导体、氧化物半导体、薄膜晶体管（TFT）、集成电路

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 一款用于FMCW雷达应用的65纳米19.1至20.4 GHz带两点调制的Σ-Δ小数N分频频率合成器

    摘要： 本文提出了一种用于调频连续波（FMCW）雷达的19.1至20.4 GHz ΣΔ小数N分频频率合成器，采用两点调制（TPM）技术。该FMCW合成器通过具有大范围连续频率调谐能力和小数控制振荡器（DCO）增益变化的数字与压控振荡器（D/VCO）来支持TPM。该技术避免了环路带宽与线性调频斜率之间的关联，有利于实现快速线性调频、优化相位噪声和线性度。FMCW信号的起始频率、带宽和斜率均可独立重构。实测显示，在19.25 GHz载波偏移1 MHz处相位噪声为?93.32 dBc/Hz，锁定时间小于10微秒。当线性调频斜率为94 kHz/μs时，均方根频率误差仅112 kHz；斜率为9.725 MHz/μs时误差为761 kHz。该合成器采用65 nm CMOS工艺实现，包含输出缓冲器时功耗为74.3 mW。

    关键词： 调频连续波雷达，分数分频，两点调制，互补金属氧化物半导体，锁相环，频率合成器

    更新于2025-09-23 15:22:29