低驱动电压及高的调制效率的电吸收调制器(EAM)信号处理研究(IJIGSP-V4-N4-2)
美科学家采用微型光驱动导线调制大脑电信号方法

美科学家采用微型光驱动导线调制大脑电信号方法
佚名
【期刊名称】《新疆交通运输科技》
【年(卷),期】2018(000)003
【摘要】人脑中快速移动的电信号如何产生思想,形成运动甚至产生疾病,至今是一个谜团。
寻找精确、简单的方法来操纵神经元之间电信号,有助于人类对大脑的了解。
美国芝加哥大学研究团队提出采用微型光驱动导线调制大脑电信号的方法发表在《自然·纳米技术》上。
十年前,科学界对于光遗传学技术持怀疑态度,认为这种技术会利用光来操纵神经活动,且必须采用遗传学方法实现,即将一个基因插入一个能够使它响应光的目标细胞中。
【总页数】1页(P5-5)
【正文语种】中文
【中图分类】Q424
【相关文献】
1.一种采用PLM调制方法的LED驱动电路 [J], 毛佳佳;杨依忠;季翔宇;张章;解光军
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《AlGaN-GaNMOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性》范文

《AlGaN-GaN MOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性》篇一AlGaN-GaN MOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性AlGaN/GaN MOS(MIS)HEMT中的电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性的研究一、引言AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,简称HEMT)作为一种重要的半导体器件,广泛应用于高频、高功率和射频等领域。
其中,电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性是评价HEMT性能的重要指标。
本文将就AlGaN/GaN MOS (Metal-Insulator-Semiconductor HEMT)结构中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性的相关研究进行详细阐述。
二、AlGaN/GaN MOS HEMT结构及工作原理AlGaN/GaN MOS HEMT是一种利用AlGaN/GaN异质结界面处二维电子气(2DEG)的半导体器件。
其基本结构包括n型GaN沟道层、AlGaN势垒层以及位于AlGaN层上的绝缘层和金属栅极。
在工作过程中,通过栅极电压的控制,实现2DEG的开启与关闭,从而控制电流的传输。
三、电子迁移率的研究电子迁移率是衡量半导体材料中电子运动能力的物理量,对于HEMT器件的性能具有重要影响。
在AlGaN/GaN MOS HEMT中,电子迁移率受到材料质量、界面质量以及外加电场等多种因素的影响。
首先,材料质量是影响电子迁移率的关键因素。
高质量的GaN和AlGaN材料具有较低的缺陷密度,有利于提高电子迁移率。
此外,界面质量也对电子迁移率产生重要影响。
界面处的粗糙度、氧化物层等都会影响2DEG的形成和传输,从而影响电子迁移率。
其次,外加电场对电子迁移率也有显著影响。
在HEMT器件中,通过施加适当的栅极电压,可以调整2DEG的分布和密度,从而优化电子迁移率。
此外,温度也是影响电子迁移率的重要因素。
随着温度的升高,电子迁移率会受到散射机制的影响而降低。
集成式电吸收调制技术分析

集成式电吸收调制技术分析作者:李锐6来源:《科技资讯》 2014年第24期李锐(长春理工大学电子信息工程学院吉林长春 130022)摘要:将电吸收调制器和分布式反馈激光器进行单片集成的电吸收光调制技术,能大幅度提高激光通信的发射速率。
分析和建立电吸收光调制器的等效电路模型,信号等效电路可以分析电吸收调制器的响应和啁啾等信号特性。
关键词:电光调制电吸收调制啁啾效应中图分类号:TN24 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)08(c)-0065-021 激光调制技术分析激光调制的基本原理和电信号相同。
按光源和调制技术的关系,分为内调制和外调制两种。
内调制是调制信号对光源本身直接调制,以调制信号改变激光器的振荡参数,通过偏置电流的变化改变激光器输出特性以实现调制,加载信号是在激光振荡过程中进行的。
采用内调制技术具有、体积小,结构简单、成本低,容易实现等优点,但它的频带利用率较低,因其特殊的啁啾效应,内调制的速率很难超过Gbps,不能满足高速率光通信系统的需要。
外调制是指激光光束直接发射在调制器上,用调制信号改变调制器的物理性能,从而使通过调制器的激光束光波的参量发生变化。
外调制器根据利用的物理效应不同,可以分为声光、热光、磁光、电光调制等。
其中电光调制器按照调制方式又分为强度调制、电吸收调制等。
外调制相对于内调制方式,降低啁啾效应,容易实现高速率光信号的调制。
2 电吸收调制(EAM)EAM(Electro-absorption modulators)是一种损耗调制器,是激光通信系统中重要的器件之一,属于电光调制器的一种。
EAM容易与激光器集成在一起,制作成体积小、结构紧凑的单片集成器件,并且需要的驱动电压也较低。
通过这种激光器和调制器进行单片集成,不仅可以发挥调制器本身的优点,激光器与调制器之间也不需要光耦合的光学器件,并且可以降低损耗,保证了调制器的高效率。
EAM调制器的结构如图1所示。
MZM及EAM的原理即特性公式推导

R o F 系统主要由以下元件组成:光源,光调制器,光放大器和光电探测器。
在射频频率范围超出10GHz 的情况下,通常会采用外调制器。
外调制技术是将射频信号通过一个外部光学调制器调制到光载波上。
光调制器是通过电压或电场的变化最终调控输出光的折射率、吸收率、振幅或相位的器件。
它依据的基本理论是各种不同形式的电光效应、声光效应、磁光效应、Fang-Keldgsh 效应、量子阱Stark 效应、载流子色散效应等。
光调制器主要包括相位调制器(PM )和强度调制器,由于光电探测器的输出电信号直接与入射光强相关,而相位调制和频率调制必须采用外差接收机来解调,在技术上实现比较困难,所以目前光通信中普遍采用的是光强度调制,尤其是在RoF 系统中,需要实现信号的模拟调制,强度调制主要有铌酸锂MZM (LN-MZM )和电吸收调制器EAM 。
MZM因为铌酸锂材料本身非常稳定,有低损耗、使用寿命长、受温度及系统波长影响小等特点,且马赫增德尔调制器可以处理的信号带宽和光功率都较高,具有波长无关调制特性,能够较好地控制调制性能以及调制光强度和相位,可以实现40Gbit/s 以上高数据速率的调制,成为许多先进光调制格式产生的基础。
下图为LN-MZM 结构图其中1DC V 为上臂的直流偏置电压,2DC V 为下臂直流偏置电压,1()v t 为上臂的驱动电压,2()v t 为下臂的驱动电压。
MZM 调制器是由一个铌酸锂的衬底和共面型相位调制器组成。
在这种调制器中,两个分支的相位调制和由基材的电光特性有关,每一个分支的相位变化转换为输出光功率的变化。
MZ 调制器可以看作由两个相位调制器组成。
首先介绍相位调制器。
设输入光场为00()0()j t in E t E e ωϕ+=,其中E 0为输入光场的振幅,00,ωφ为光的频率与初相位。
相位调制器的驱动电压为()cos()DC RF RF V t V V t ωϕ=++,其中DC V 为直流偏置电压,RF V 为驱动电压的振幅,0,RF ωϕ分别为驱动电压频率与初相位。
论述半导体电吸收调制器的原理、材料选择及其应用

四、工作特性分析
电吸收调制器具有五个重要的特性参数:吸收特性、消光(on/off ratio) 特性、偏压特性、插入损耗特性以及啁啾特性[4]。
状态时的输出光强度比(入射光强度pm与透射光强度pout的比值)。 表达式:
[on/off]=-10
(4-2)
消光比是强度型调制器最重要的参数,对于一个实际应用的系统来说,所需
的消光比大约在15-20 dB。而在实际的调制系统中,通常要以很小的调制电压实
现较大的消光比。在外加电场强度相同时,入射光的波长越小,消光比越大,消
2.1 Franz--Keldysh效应
Franz--Keldysh效应是指在电场作用下半导体材料的吸收边红移。在外电场 的作用下,能量小于禁带宽度的光子也可以被半导体吸收。
图2.1块状半导体材料p-i-n结构在外电场作用下的能带图
Franz-Keldysh效应基于在外电场作用下块状半导体材料对入射光吸收过程 中的电子跃迁隧道效应,如图2.1所示,同时受电子-空穴之间库仑作用的影响 伴随着激子共振效应[5,6]。随着外加电场的增大,块状半导体材料I中的激子很快 被离子化,使得材料光吸收谱中与之相对应的吸收峰随着外电场增大而很快消失, 这限制了应用Franz-Keldysh效应的半导体电吸收调制器的性能[11]。
4.1 吸收特性
电吸收调制器EAM材料的吸收特性可以用光吸收系数来表征。
(4-1)
光吸收系数是外加电压、入射光子能量的函数,同时又是与波长相关的函数。
大位移低电压的静电MEMS驱动器(英文)

大位移低电压的静电MEMS驱动器(英文)
明安杰;李铁;周萍;王跃林
【期刊名称】《半导体学报:英文版》
【年(卷),期】2008(29)9
【摘要】制作了一种低驱动电压、位移达100μm的梳齿驱动器.为了增加驱动器的驱动位移,对驱动器的侧向稳定性进行了分析.根据分析结论,提出了一种采用小梳齿间隙,高纵/横向弹性常数比预弯曲支撑梁,无初始交叠、梳齿长度线性递增的梳齿驱动器.根据稳定性以及驱动位移和驱动电压的设计要求设计了驱动器的具体参数,并进行了器件制作.测试表明,器件共振点在573Hz,Q因子为35.88,在100μm位移时驱动电压为71V,与理论计算值相差2.1%.
【总页数】5页(P1703-1707)
【关键词】梳齿驱动器;侧向稳定性;MEMS
【作者】明安杰;李铁;周萍;王跃林
【作者单位】中国科学院上海微系统与信息技术研究所,传感技术联合国家重点实验室,微系统技术国家级重点实验室;中国科学院研究生院,北京100049
【正文语种】中文
【中图分类】TM402
【相关文献】
1.低压大位移静电微驱动器驱动机理分析 [J], 田文超;陈志强;贾建援
2.硅基大位移低驱动电压静电微驱动器变形分析 [J], 田文超;贾建援
3.一种MEMS压电大位移驱动器设计分析 [J], 唐玉娟;杨忠;司海飞
4.大位移、低电压驱动MEMS静电梳齿驱动器的设计与研究 [J], 李海军;杨拥军
5.大位移MEMS静电梳齿驱动器的设计及制作 [J], 明安杰;李铁;王跃林
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《AlGaN-GaNMOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性》范文

《AlGaN-GaN MOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性》篇一AlGaN-GaN MOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性AlGaN/GaN MOS(MIS)HEMT中电子迁移率及I-V输出特性的研究一、引言在当代的半导体器件领域中,AlGaN/GaN HEMT(高电子迁移率晶体管)因其在高频率、高功率及高温条件下的优秀性能,已被广泛运用于各种高频微波器件、集成电路以及高效率功率转换电路等众多领域。
随着科技的发展,MOS(金属氧化物半导体)结构被引入HEMT器件中,形成了AlGaN/GaN MOS(MIS)HEMT 结构,其性能的进一步优化和提升成为了研究的热点。
本文将重点探讨AlGaN/GaN MOS(MIS)HEMT中的电子迁移率以及I-V输出特性。
二、电子迁移率的研究电子迁移率是半导体材料中电子运动能力的重要参数,对于理解HEMT器件的电学性能具有至关重要的作用。
在AlGaN/GaN MOS(MIS)HEMT中,电子迁移率受多种因素影响,包括材料的质量、界面状态、温度以及电磁场强度等。
首先,材料的品质是决定电子迁移率的基础。
高纯度、无缺陷的晶体结构可以为电子提供更多的可移动空间和较低的散射机会,从而提高电子迁移率。
其次,界面状态对电子迁移率也有重要影响。
在AlGaN/GaN界面处,应尽可能减少界面态密度和表面粗糙度,以降低对电子的散射。
此外,温度对电子迁移率的影响也不能忽视。
在高温环境下,电子散射会增强,导致电子迁移率降低。
而电磁场强度则能通过影响电子的能量分布和运动轨迹来影响其迁移率。
三、I-V输出特性的研究I-V输出特性是描述半导体器件电流与电压关系的特性曲线,对于评估HEMT器件的性能具有重要价值。
在AlGaN/GaN MOS(MIS)HEMT中,I-V输出特性主要受电子迁移率、栅极电压、源漏电压以及器件结构等因素的影响。
当源漏电压一定时,I-V输出特性主要由栅极电压控制。
InGaAs

第 21 卷 第 12 期2023 年 12 月Vol.21,No.12Dec.,2023太赫兹科学与电子信息学报Journal of Terahertz Science and Electronic Information TechnologyInGaAs/InAlAs光电导太赫兹发射天线的制备与表征陈益航1,杨延召2,张桂铭2,徐建星1,苏向斌1,王天放1,余红光1,石建美1,吴斌2,杨成奥1,张宇1,徐应强1,倪海桥1,牛智川1(1.中国科学院半导体研究所,北京100083;2.中国电子科技集团公司第四十一研究所,山东青岛266555)摘要:光电导天线作为太赫兹时域光谱仪产生与探测太赫兹辐射的关键部件,具有重要的科研与工业价值。
本文采用分子束外延(MBE)方法制备InGaAs/InAlAs超晶格作为1 550 nm光电导天线的光吸收材料,使用原子力显微镜、光致发光、高分辨X射线衍射等方式验证了材料的高生长质量;通过优化制备条件得到了侧面平整的台面结构光电导天线。
制备的光电导太赫兹发射天线在太赫兹时域光谱系统中实现了4.5 THz的频谱宽度,动态范围为45 dB。
关键词:太赫兹时域光谱仪;光电导天线;分子束外延;InGaAs/InAlAs超晶格中图分类号:TN405.98+.4文献标志码:A doi:10.11805/TKYDA2022204Fabrication and characterization of InGaAs/InAlAs photoconductiveterahertz transmitting antennaCHEN Yihang1,YANG Yanzhao2,ZHANG Guiming2,XU Jianxing1,SU Xiangbin1,WANG Tianfang1,YU Hongguang1,SHI Jianmei1,WU Bin2,YANG Cheng'ao1,ZHANG Yu1,XU Yingqiang1,NI Haiqiao1,NIU Zhichuan1(1.Institute of Semiconductors,Chinese Academy of Science,Beijing 100083,China;2.The 41st Institute of China Electronic Technology Group Corporation,Qingdao Shandong 266555,China)AbstractAbstract::Photoconductive antennas are of great scientific and industrial value as the key components for generating and detecting terahertz radiation in terahertz time-domain spectrometers. Inthis paper, Molecular Beam Epitaxy(MBE) is utilized to prepare InGaAs/InAlAs superlattices as light-absorbing materials for 1 550 nm photoconductive antennas. The high growth quality of the materials isverified by Atomic Force Microscopy(AFM), Photoluminescence(PL), and high-resolution X-raydiffraction. The mesa-structured photoconductive antenna with flat sides is obtained by optimizing thepreparation conditions. The fabricated photoconductive terahertz transmitting antenna achieves aspectral width of 4.5 THz in a terahertz time-domain spectroscopy system with a dynamic range of 45 dB.KeywordsKeywords::terahertz time-domain spectrometer;photoconductive antenna;Molecular Beam Epitaxy;InGaAs/InAlAs superlattices太赫兹时域光谱基于超短太赫兹脉冲的相干时间分辨探测原理工作,是重要的材料分析检测技术,也是开展太赫兹频段科学研究的关键平台[1]。
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Recent Developments and Signal Processing of Low Driving Voltage and High Modulation Efficiency Electro-absorption Modulators (EAMs)
Recent Developments and Signal Processing of Low Driving Voltage and High Modulation Efficiency Electro-absorption Modulators (EAMs)
Dr. Ahmed Nabih Zaki Rashed Electronics and Electrical Communications Engineering Department Faculty of Electronic Engineering, Menouf 32951, Menoufia University, EGYPT E-mail: ahmed_733@ Abstract— Electro-absorption (EA) modulators are very attractive devices for optical fiber communications because of their very low driving voltage, very high modulation efficiency and integratibility with lasers. However, conventional EA modulators are lumped electrode devices, whose speeds are limited by the total parasitics of the devices, which restricts the devices to very short length for high speed operation. This paper has presented the important transmission characteristics of EA modulators such as transmission performance efficiency, modulation photocurrent, insertion loss, extinction ratio, relative refractive index difference, and signal transmission quality, over wide range of the affecting parameters for different selected electroabsorption materials to be the major of interest. Index Terms— Low driving voltage, High modulation efficiency, Low chirp, Reverse bias voltage, and Speed response. I. INTRODUCTION The transmission bit rates in backbone telecommunication optical fibers are increasing rapidly, motivated by the explosive growth of Internet traffic. As the channel bit rate distance product increases, external modulation of the laser light is necessary to avoid the unacceptably high chirping of directly modulated lasers and to overcome the dispersion of standard single mode fiber [1]. LiNbO3 electro-optic modulators are currently widely used in low bit-rate applications. However, the high drive voltage requirement for these modulators becomes a big problem at high bit rates. On the other hand, electro-absorption (EA) modulators based on quantum confined Stark effect in multiple quantum wells (MQWs) are advantageous for their high speed, low drive voltage, high extinction ratio and integratibility with lasers. Currently, EA modulators use lumped electrode structures, which limit the device bandwidth by the RC time constant and require a short device length for high speed operation [2]. Nonlinear optical and linear electro-optic materials find use in switching and modulation devices for photonic integrated circuits. For modulators in Copyright © 2012 MECS telecommunications small size and modulation voltages are desired. Both electro-absorption (EA) and electrooptic (EO) modulators are candidates for use in external modulation links in telecommunications. These modulators can be realized using either bulk semiconductor materials [3] or materials with multiple quantum dots or wells. Electro-absorption modulators have been widely used in fiber optic communication systems for their small size, low driving voltage, low chirp, and high bandwidth [4]. In addition, due to matching of material systems, EAMs can be easily integrated with other optical components, such as semiconductor lasers, semiconductor optical amplifiers, and attenuators. Since many material properties, such as bandgap, refractive index, and thermal conductivity, change with temperature, internal heating must be considered in the design of an electro-absorption modulator (EAM). This is especially important for high power operation, because large heating can damage the device. The input power tolerance of InGaAsP EAMs have been investigated experimentally in terms of breakdown phenomena, and it was shown that optical power for breakdown depended on bias voltage and operating wavelength [5]. In addition, since incident light is attenuated along the modulator, the temperature distribution is not uniform, as measured by [6], using a liquid crystal technique. The positive feedback from the interaction of absorption and temperature may make light absorption and heating greatly localized at the input of the modulator, and the peak temperature increased nonlinearly with incident light power and bias voltage. EAMs are among the most important components of high speed wavelength division multiplexing (WDM) optical communications devices and systems. EAMs are widely used as stand alone devices, as part of electroabsorption modulated lasers, and as part of multicomponent planar lightwave circuits. Since the first proposed EAMs based on optical absorption of light in a bulk structure more than two decades ago [7], advances have been made in modulator performances such as extinction ratio, polarization insensitivity, and bandwidth. MQWs structures in the active region have become the structures of choice for EAMs due to their improved I.J. Image, Graphics and Signal Processing, 2012, 4, 11-18