載流子調諧
關注創建者：王土根 創建時間：2018-08-13
載流子調諧的實例教程
為了降低雙極效應，需要對塊體材料進行載流子調制，可通過摻雜或引入載流子濾波效應來實現。載流子濾波效應是指低能電荷載流子的選擇性濾波和增加主載流子的平均能量，使得載流子濃度相同的情況下塞貝克系數更高。盡管載流子濾波能在寬溫程內有效增強塞貝克系數，但是在界面處選擇最優材料以獲得理想的載流子濾波以及確保納米級(<50nm)過濾位點在本體內的良好分散的制造工藝仍具有一定挑戰。此外，降低雙極效應的另一種方法是增加載流子濃度，可通過摻雜Cu或Pb來實現。
【成果簡介】
近日，韓國陶瓷工程與技術研究所Weon Ho Shin研究員和首爾市立大學Sang-il Kim教授(共同通訊作者)等采用熔融紡絲(MS)和放電等離子體燒結(SPS)工藝制備了Cu摻雜Bi-Te基材料，研究了其增強熱電性能，并在Acta Mater.上發表了題為“High Thermoelectric Performance of Melt-spun CuxBi0.5Sb1.5Te3 by Synergetic Effect of Carrier Tuning and Phonon Engineering”的研究論文。研究發現，改變摻雜量可以調節熱電性能的溫度依賴性，其中最大ZT溫度可以從室溫升至450K。2% Cu摻雜的Bi0.5Sb1.5Te3在400K時達到最高ZT值1.34，應歸因于功率因子的增強和晶格熱導率的降低。此外，對于2% Cu摻雜的Bi0.5Sb1.5Te3，室溫和530K之間的平均ZT值為1.17，比原始Bi0.5Sb1.5Te3高46%。因此，熔融紡絲工藝和銅摻雜的協同效應有望拓寬Bi-Te基熱電材料在中溫發電方面的應用。
展開 單行載流子（uni-traveling carrier，UTC）光電探測器（PD）由InP/InGaAs制成，其通過漸變耦合的方式與硅波導相連。在本次仿真中，FDTD模塊將分析光電探測器的光學響應，CHARGE模塊將分析器件的電學特性。
背景
光電探測器的主要作用是將光信號轉換為電信號，以解碼出加載到光信道上編碼的信息。因此我們可以使用Lumerical的光學和電學求解器對此類器件進行精確模擬和優化。首先采用時域有限差分（FDTD）方法模擬了光電探測器的光學特性，計算光學吸收功率可以得出電子-空穴對的局部產生率。然后，將光學仿真求得的電子空穴對產生速率導入電學仿真（CHARGE）中用于求解的連續性方程。
對于高速光電二極管，通過將吸收層與收集層解耦，可以使用單行載流子（UTC）設計來優化渡越時間響應[1]。在傳統的PIN結構中，載流子是在本征區中光生的，在本征區中，強場將載流子分離以產生光電流。載流子的速度通常是有限的，并且在大多數常見的材料（如鍺）中空穴比電子慢，這會導致延遲和不對稱響應。通過結合窄帶隙和寬帶隙半導體，可以隔離單個載流子類型（通常是電子），使得器件的光響應僅取決于這些載流子的傳輸。然而，與PIN光電二極管相比，UTC的能帶結構要求通常需要III-V材料來實現，這使得在與硅基光子系統集成時面臨額外的挑戰。
展開 借助于HFSS的快速調諧方法，可以實現天線遠場方向圖的實時調諧，大大提高了天線遠場方向圖優化的效率。
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載流子遷移率通常指半導體內部電子和空穴整體的運動快慢情況，是衡量半導體器件性能的重要物理量，例如對石墨烯、黑磷等二維材料展現出的高載流子遷移率的研究。由于電子在運動過程中不僅受到外電場力的作用，還會不斷的與晶格、雜質、缺陷等發生無規則的碰撞，導致計算載流子遷移率的難度很大。本文基于形變勢理論方法為基礎，介紹了二維材料電子和空穴的有效質量與載流子遷移率的計算方法。這種方法沒有考慮電子和聲子(晶格振動)以及電子與電子之間的相互作用等因素，計算結果存在一定的誤差，但是相比于基于玻爾茲曼輸運理論采用Quantum-ESPRESSO 和 EPW 軟件計算載流子遷移率的方法，經濟實惠且結果在可接受的范圍之內，是計算載流子遷移率常見的方法。
二維材料載流子遷移率可以根據下式計算：
其中，m∗是傳輸方向上的有效質量，T是溫度，kB是玻爾茲曼常數。
E1表示沿著傳輸方向上位于價帶頂 (VBM)的空穴或聚于導帶底(CBM)的電子的形變勢常數，由公式確定，其中ΔE為在壓縮或拉伸應變下CBM或VBM的能量變化，l0是傳輸方向上的晶格常數，Δl是l0的變形量。
md是載流子的平均有效質量，由下面公式定義：
C2D是均勻變形晶體的彈性模量，對于2D材料，彈性模量可以通過下面公式來計算 ，其中E是總能量，S0是優化后的面積。
本公式的單位：
md(kg)、E1(J)、C2D(J/m2)、e(C)、g(J*s)、e(J/K)、m*(Kg)、
使用的工具：VASP5.4.4版本及以上、vaspkit、origin。
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展開 單行載流子（uni-traveling carrier，UTC）光電探測器（PD）由InP/InGaAs制成，其通過漸變耦合的方式與硅波導相連。在本次仿真中，FDTD模塊將分析光電探測器的光學響應，CHARGE模塊將分析器件的電學特性。
背景
光電探測器的主要作用是將光信號轉換為電信號，以解碼出加載到光信道上編碼的信息。因此我們可以使用Lumerical的光學和電學求解器對此類器件進行精確模擬和優化。首先采用時域有限差分（FDTD）方法模擬了光電探測器的光學特性，計算光學吸收功率可以得出電子-空穴對的局部產生率。然后，將光學仿真求得的電子空穴對產生速率導入電學仿真（CHARGE）中用于求解的連續性方程。
對于高速光電二極管，通過將吸收層與收集層解耦，可以使用單行載流子（UTC）設計來優化渡越時間響應[1]。在傳統的PIN結構中，載流子是在本征區中光生的，在本征區中，強場將載流子分離以產生光電流。載流子的速度通常是有限的，并且在大多數常見的材料（如鍺）中空穴比電子慢，這會導致延遲和不對稱響應。通過結合窄帶隙和寬帶隙半導體，可以隔離單個載流子類型（通常是電子），使得器件的光響應僅取決于這些載流子的傳輸。然而，與PIN光電二極管相比，UTC的能帶結構要求通常需要III-V材料來實現，這使得在與硅基光子系統集成時面臨額外的挑戰。
本例中光電探測器是基于集成在硅基光子系統上的InP/InGaAs混合波導光電二極管所設計的[2]。其包括100nm厚的InP鍵合/匹配層、250nm厚的GaAs吸收體和700nm厚的In P本征收集層。材料堆疊和相關的帶結構如下圖所示。測量了長度為25um、50um和150um的光電探測器[2]。
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載流子調諧的最新內容
本文原刊登于Ansys.com：《Analyzing Noise, Vibration, and Harshness With Ansys Motor-CAD NVH Tuning》
作者： Shi-Uk Chung | Ansys 高級應用工程師
編輯整理：王楊 | Ansys 主任應用工程師
噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關鍵因素。過高的NVH會導致產品壽命縮短
噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關鍵因素。過高的NVH會導致產品壽命縮短、維護成本增加和客戶滿意度下降。因此，在設計階段早期解決NVH挑戰至關重要，以避免設計階段后期出現重大NVH問題。
電機NVH分析本質上是一個結合了電磁和機械分析的、復雜的多物理場問題——因為電機NVH問題通常源于電磁力與結構組件（如定子）之間的相互作用。因此，全面了解電機的電磁和機械屬性對于準確預測其NVH
關鍵詞：FDTD；Charge；可調諧；MOS結構；載流子濃度
電光開關的等離子體吸收體的電可調諧性是高度可調的。通過施加偏置電壓，在氧化物層中產生較大的場強，同時載流子在氧化物-半導體界面處形成累積層或耗盡層（金屬的載流子濃度較大，耗盡層相比于半導體來說可以忽略不計）。載流子濃度的變化引起折射率的改變，導致光譜特性也發生變化
綜述
在本例中，我們將研究混合硅基光電探測器的各項性能。單行載流子（uni-traveling carrier，UTC）光電探測器（PD）由InP/InGaAs制成，其通過漸變耦合的方式與硅波導相連。在本次仿真中，FDTD模塊將分析光電探測器的光學響應，CHARGE模塊將分析器件的電學特性。
背景
光電探測器的主要作用是將光信號轉換為電信號，以解碼出加載到光信道上編碼的信息
綜述
在本例中，我們將研究混合硅基光電探測器的各項性能。單行載流子（uni-traveling carrier，UTC）光電探測器
載流子遷移率通常指半導體內部電子和空穴整體的運動快慢情況，是衡量半導體器件性能的重要物理量，例如對石墨烯、黑磷等二維材料展現出的高載流子遷移率的研究。由于電子在運動過程中不僅受到外電場力的作用，還會不斷的與晶格、雜質、缺陷等發生無規則的碰撞，導致計算載流子遷移率的難度很大。本文基于形變勢理論方法為基礎，介紹了二維材料電子和空穴的有效質量與載流子遷移率的計算方法。這種方法沒有考慮電子和聲子
【摘要】
在合成聚合物水凝膠中使用
DNA 作為構建塊保證了在溶膠/凝膠溫度、可調鍵壽命、生物相容性以及與生物成分（例如酶、細胞和生長因子）的相互作用方面的高度可編程性。然而，大規模材料的可擴展性和定量結構-性能關系仍然難以實現。
基于
美因茨大學
Andreas Walther
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由于高速通信是無線系統發展的必然趨勢，因此，對更高的數據速率、更高的頻率、更大的頻譜和更寬的頻寬的需求都增加了。當處理寬帶時，可能需要在無線通信系統中部署多個設備，以濾除多余的噪聲和干擾信號，提高信噪比，并提高靈敏度。而單個可調諧濾波器便可替代這些設備，從而減少系統的空間大小和重量，并降低多個組件的制造成本。
基于壓電片的可調諧振腔濾波器的建模
可調諧器件可以用變容器、移相器或開關實現，
在每個傳感單元上研究了壓電勢對載流子傳輸的調諧效應。本研究還評估了均勻和非均勻面內應變場映射的能力。 結果表明，Li摻雜薄膜壓電裝置在實際應用中具有良好的應用前景。
