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E模In<sub>0.80</sub>Ga<sub>0.20</sub>As/InAs/In<sub>0.80</sub>Ga<sub>0.20</sub>As沟道双栅极高电子迁移率晶体管（DG-HEMTs）的射频与直流性能研究：面向未来亚毫米波及太赫兹应用
摘要： 本文采用Sentaurus-TCAD软件系统研究了新型增强型（E-Mode）双栅高电子迁移率晶体管（DGHEMT）的直流与射频特性。通过分析短沟道效应，同时探究了该新型DGHEMT的可扩展性。所提出的DGHEMT具有以下优异特性：本征In0.80Ga0.20As/InAs/In0.80Ga0.20As沟道、双硅δ掺杂层以及铂（Pt）埋栅技术。当Lg=20nm时，在VGS=0.6V和VDS=0.8V条件下，该器件展现出3970mS/mm的最大跨导（gm_max）和1650mA/mm的最大漏极电流（IDS_max）。其20mV的阈值电压证实了E-Mode特性。对于Lg=20nm的DGHEMT，在VDS=0.5V时测得亚阈值摆幅（SS）为74mV/dec，漏极感应势垒降低（DIBL）值为78mV/V。该E-Mode DGHEMT在VDS=0.6V时还实现了826GHz的截止频率（fT）和1615GHz的最高振荡频率（fmax）。经计算，Lg=20nm的DGHEMT在栅下电子速度为6.4×10^7cm/s时，逻辑门延迟仅为31.25fs。这种卓越的射频与直流性能使该DGHEMT成为未来亚毫米波及太赫兹频段应用的理想选择。
关键词： 量子阱（QW）、砷化铟（InAs）、漏致势垒降低效应（DIBL）、短沟道效应（SCEs）、栅极延迟、亚阈值摆幅（SS）
更新于2025-09-23 15:23:52
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InAs相的结构、电子和光学性质：基于GGA-PBG和GGA-EV近似方法
摘要： 采用基于密度泛函理论(DFT)的全势线性缀加平面波方法，研究了闪锌矿(ZB)、岩盐(RS)和纤锌矿(WZ)相InAs的结构、电子及光学性质。通过GGA-EV近似优化后，ZB和WZ相的电子带隙与实验值吻合良好。该化合物在ZB和WZ相的布里渊区中心Γ点呈现直接带隙，而RS相中导带向价带交叉表现出金属性质。同时计算并比较了各相的光学参数，包括介电常数的实部与虚部、能量损失函数以及折射率和反射率。所计算的InAs光学性质在光电子器件和光子器件设计方面具有重要应用前景。
关键词： 密度泛函理论，光学性质，GGA-EV，电子性质，砷化铟
更新于2025-09-23 15:22:29
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短波红外发射体的单纳米晶体光谱学
摘要： 短波红外（SWIR）发射器是生物医学成像、新一代光电器件和光通信等突破性应用的核心技术。基于砷化铟的胶体纳米晶体是目前最具前景的SWIR发射器之一。然而，由于缺乏适用于SWIR波段的单粒子光谱检测方法，纳米晶体合成及发射器基础表征研究均难以推进。本研究展示了一种溶液光子关联傅里叶光谱（s-PCFS）实验方案，利用超导纳米线单光子探测器的SWIR灵敏度和时间分辨率，成功测定了1.2至1.6微米波段发光的砷化铟/硒化镉（InAs/CdSe）核壳结构胶体纳米晶体的单粒子发射线宽。结果表明，单个InAs/CdSe纳米晶体的平均荧光线宽窄至52毫电子伏特，与可见光区某些最窄带纳米结构发射器的观测值相当。此外，单纳米晶体荧光线宽随壳层厚度增加而增大，表明激子-声子耦合是该体系中最主要的发射线宽展宽机制。SWIR s-PCFS技术的开发实现了溶液中胶体SWIR发射纳米晶体光谱线宽的测量，为研究SWIR发射器的单纳米晶体光谱特性提供了平台。
关键词： 纳米晶体、单分子光谱学、核壳结构、砷化铟、短波红外
更新于2025-09-23 15:21:21
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悬浮InAs纳米线中自旋-轨道相互作用的矢量控制
摘要： 具有强自旋轨道相互作用（SOI）的半导体纳米线，为自旋电子学应用或拓扑量子计算等众多新兴技术提供了极具前景的平台。然而，尽管这些纳米线中SOI矢量的本质和方向至关重要，相关实验研究仍十分有限。典型器件中的纳米线置于衬底之上，这会改变SOI矢量并破坏系统的本征对称性。本工作报道了悬浮InAs纳米线的实验结果——其本征对称性完全保留且在输运测量中清晰可见。通过使用矢量磁体，我们追踪了弱反局域化（WAL）效应在整个三维空间中的非平庸演化过程，并确定了自旋轨道长度lSO与相位相干长度l?随磁场强度和方向的变化关系。通过分析WAL信号的角向分布图，我们证明纳米线内部的平均SOI具有各向同性特征，且发现与经几何约束修正的准一维WAL半经典模型相符。此外，通过设计侧栅施加外电场，我们引入了可通过外部手段调控强度的附加矢量Rashba自旋轨道分量。这些结果为悬浮纳米线的本征特性提供了重要线索，对自旋电子学领域及基于混合半导体器件中马约拉纳束缚态的操控均具有重要意义。
关键词： 弱反局域化、自旋轨道相互作用、拉什巴效应、砷化铟、纳米线
更新于2025-09-23 15:21:01
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[IEEE 2019年第十六届无线与光通信网络国际会议(WOCN) - 印度博帕尔(2019.12.19-2019.12.21)] 2019年第十六届无线与光通信网络国际会议(WOCN) - 用于滤波器应用的短截线加载半圆形谐振器
摘要： 隧道场效应晶体管（TFETs）已被确认为超低功耗逻辑电路中最具前景的陡坡器件。本文中，我们采用最新开发的模板辅助选择性外延方法，展示了在硅衬底上单片集成的平面InAs/Si TFETs。这些器件是尺寸小于30纳米的先进缩微TFETs代表，兼具优异的综合性能：在|VDS|=|VGS|=0.5V条件下，平均亚阈值摆幅（SS）约70 mV/十倍频程，同时导通电流ION达到几μA/μm量级。我们将讨论器件制备工艺及实验电学数据，并通过大量低温特性测试与激活能分析来探究限制器件性能的关键因素。结合本文第二部分展示的仿真研究，这将阐明陷阱态最终如何制约亚阈值摆幅。
关键词： 选择性外延生长、隧道场效应晶体管（TFET）、砷化铟、异质结器件
更新于2025-09-16 10:30:52
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利用二维相干光谱学研究的壳层激子
摘要： 利用二维相干光谱技术(2DCS)研究了InAs自组装量子点系综中p壳层与s壳层激子的退相位机制。该技术全面揭示了量子点的能级结构如何影响激子退相位速率与复合寿命。研究发现：低温下s壳层激子退相位受限于寿命，而p壳层激子因简并自旋态间散射呈现显著纯退相位；高温时二次型激子-声子耦合对两类壳层激子退相位均起重要作用。研究还表明多个p壳层态也是导致这些跃迁产生更强声子退相位的原因。
关键词： 量子点、二维相干光谱、退相位、砷化铟、激子-声子耦合
更新于2025-09-10 09:29:36
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氧化诱导的ALD-Al2O3/InAs(100)界面变化及其在器件加工中的控制
摘要： InAs晶体是射频晶体管和红外传感器等多种器件的新兴材料。控制氧化诱导变化对减少有害的InAs表面（或界面）缺陷至关重要，因为在器件加工过程中难以避免InAs表面部分发生能量上有利的氧化。我们采用同步辐射硬X射线光电子能谱（HAXPES）、低能电子衍射、扫描隧道显微镜和时间飞行弹性反冲检测分析技术，对经过不同预氧化处理的原子层沉积（ALD）生长的Al2O3/InAs界面进行了表征。研究阐明了良好嵌入的InAs界面（12 nm Al2O3）的化学环境和芯能级偏移，尤其避免了真空-固体界面显著电位变化的影响。高分辨率As 3d光谱显示，ALD前经溅射清洁的Al2O3/InAs界面存在+1.0 eV偏移，而预氧化（3×1）-O界面的As 3d则呈现-0.51 eV偏移。测量结果还表明，As2O3型结构对控制缺陷密度并非关键因素。关于In 4d测量，溅射后的InAs界面仅存在+0.29 eV偏移，而晶态氧化界面特有的In 4d偏移约为-0.3 eV。因此，通常与悬键相关的负偏移并不一定如先前预期那样指示此类点缺陷。相反，负偏移可能源于与氧原子的键合。因此，在光电子研究中确定体组分位置时应特别谨慎。最后，我们提出了一种将InAs氧化结果应用于富砷III-V表面和铟沉积的高电子迁移率晶体管（HEMT）器件工艺的方法。该方法可在不损失栅极可控性的情况下降低HEMT的栅极漏电流。
关键词： 同步辐射，氧化，原子层沉积，III-V族半导体，光电子，砷化铟
更新于2025-09-10 09:29:36
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先进III-V族量子纳米线网络分子束外延的选择性图谱
摘要： 选择性区域生长是一种极具前景的技术，能够实现可扩展的III-V族纳米线网络制备，这对验证基于马约拉纳量子计算器件的提案至关重要。然而，实现选择性生长的生长参数窗口边界仍不明确。本文提出了一套实验技术，通过分子束外延明确建立了实现选择性III-V族纳米线网络生长的参数空间窗口。基于对GaAs(001)衬底上生长动力学的原位表征，我们构建了GaAs和InAs化合物的选择性图谱，其中发现III-V表面与无定形掩模区域之间III族吸附原子解吸速率的差异是控制选择性的主要机制。该方法具有广泛适用性，成功实现了在(001)和(111)B取向的GaAs、InP和InAs衬底以及同质外延InSb纳米线网络上制备高质量InAs和GaAs纳米线网络。最后，Aharonov-Bohm环实验中的相位相干性验证了这些晶体在纳米电子学和量子输运应用中的潜力。这项工作应能加速并优化多种化合物半导体的纳米级晶体工程，从而提升器件性能。
关键词： 砷化镓、选择性、选择性区域生长、外延、砷化铟、III-V族纳米线、分子束外延
更新于2025-09-09 09:28:46
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铝在化合物半导体表面的反应性研究及结构特性
摘要： 作者研究了铝（Al）在III-V族半导体（InAs、GaAs和InGaAs）上的结构特性，旨在构建平滑且突变的界面。生长条件（如残留砷含量及中间层的存在）会影响铝与底层半导体的结构特性。研究发现，在(001)晶向InAs上沉积超薄AlAs层能显著抑制界面反应并改善铝的外延生长，而在InGaAs或GaAs上沉积铝时则无需此类界面反应抑制层。在(001)InAs上生长的铝晶面取向为[110]，但在InGaAs或GaAs上则为[111]。作者讨论了这些结果对实现邻近超导结构的重要意义。
关键词： 砷化镓、砷化铟、铝、外延生长、邻近超导性、铟镓砷、界面反应、III-V族半导体
更新于2025-09-04 15:30:14
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在GaAs衬底上生长的用于高效中红外发射器的变形InAs(Sb)/InGaAs/InAlAs纳米异质结构
摘要： 目前，工作在3-5微米中红外（mid-IR）波段的高效半导体激光器与发光二极管在气体传感、无创医疗检测、红外光谱等诸多领域需求旺盛。传统上采用晶格常数约6.1?的III-V族化合物实现该波段器件。虽然利用In(Ga,Al)As化合物在GaAs衬底上制备此类发射器的构想颇具吸引力，但基于赝晶AlGaAs的量子级联激光器存在最低工作波长约8微米的限制，或需采用厚应变缓冲层（MBLs）来降低有源区穿透位错（TDs）密度——这些位错会显著削弱中红外发射器的量子效率。本综述详细报道了通过分子束外延（MBE）在GaAs(001)衬底上采用凸变梯度InxAl1-xAs MBLs制备含II型/ I型复合InSb/InAs/InGaAs量子阱（QW）的In(Ga,Al)As异质结构以实现高效中红外发射器（3-3.6微米）的研究成果。我们结合MBE生长条件和器件结构设计，探讨了应变弛豫、弹性应力平衡以及10-300K温度下辐射与非辐射复合效率等关键问题。研究综合运用原位反射高能电子衍射、原子力显微镜（AFM）、扫描/透射电镜、X射线衍射、倒易空间映射、选区电子衍射及光致发光（PL）、傅里叶变换红外光谱等技术，系统分析了应变量子阱的结构与光学特性。通过优化生长条件（衬底温度、As4/III比）及调控MBL与InAlAs虚拟衬底间In组分逆阶梯分布形成的弹性应变分布，成功将TD密度降至3×107 cm?2，使近表面低TD密度MBL区域厚度增至250-300纳米，AFM测得表面粗糙度均方根值低至1.6-2.4纳米，并使该结构在300K温度下仍保持较强的3.5微米PL强度。结果表明：在最佳MBE条件下生长的优化设计应变InSb/In(Ga,Al)As QW异质结构，为GaAs平台实现高效中红外发射器提供了极具前景的解决方案。
关键词： 缓冲层、非辐射复合、中红外发射器、光致发光、变形异质结构、锑化铟、砷化铟、结构特性、分子束外延、纳米结构、铟镓铝三元合金、穿透位错、量子阱
更新于2025-09-04 15:30:14