1 衡水学院电子信息工程学院，河北 衡水 053000
2 河北省协同创新中心，河北 衡水 053000
以反射光谱为基础提出一种光学薄膜参数的反演方法，所提方法无需记录反射光谱的相位和极值，使用反射率的幅值即可完成光学薄膜的复折射率和膜厚的反演，弥补现有测量技术在高吸收薄膜测量中的不足。通过分析不同入射角度下的反射光谱数据，利用薄膜反射率与折射率和厚度之间的函数关系，得到不同入射角时的反射光谱在折射率-消光系数平面中的交点。结合全局优化算法，求解不同薄膜厚度下各波长节点的折射率和消光系数值，找到每个波长节点对应薄膜厚度的概率密度分布，并将膜厚最大概率密度所对应的结果作为厚度的优化结果进行二次反演，从而确定薄膜光学参数。所提方法无需对材料的折射率进行拟合，因此在材料光学特性未知的情况下仍然适用。在数值验证阶段，通过2个算例说明所提方法在反演高吸收薄膜光学参数方面的准确性。所提方法为光学薄膜技术的发展提供了新的实践工具，有望促进其在多个领域的进一步应用。
反射率 薄膜 光学参数 反演 激光与光电子学进展
2025, 62(15): 1531001
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Silicon and Advanced Semiconductor Materials, School of Materials Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China
2 Hebei Semiconductor Research Institute, Shijiazhuang 050051, China
Complementary inverter is the basic unit for logic circuits, but the inverters based on full oxide thin-film transistors (TFTs) are still very limited. The next challenge is to realize complementary inverters using homogeneous oxide semiconductors. Herein, we propose the design of complementary inverter based on full ZnO TFTs. Li?N dual-doped ZnO (ZnO:(Li,N)) acts as the p-type channel and Al-doped ZnO (ZnO:Al) serves as the n-type channel for fabrication of TFTs, and then the complementary inverter is produced with p- and n-type ZnO TFTs. The homogeneous ZnO-based complementary inverter has typical voltage transfer characteristics with the voltage gain of 13.34 at the supply voltage of 40 V. This work may open the door for the development of oxide complementary inverters for logic circuits.
complementary inverter thin-film transistor ZnO n-type channel p-type channel Journal of Semiconductors
2025, 46(6): 24090040
山西大学光电研究所光量子技术与器件全国重点实验室，山西 太原 030006
近年来，光子芯片由于具有大规模集成、低成本、低功耗和快速响应等特点而成为光子学发展的重要方向。铌酸锂具有较大的二阶非线性系数、较强的电光效应等特性，被认为是制作光子芯片的一种具有潜力的材料。铌酸锂光子芯片走向应用的一个重要挑战是光纤和光子芯片之间的连接。由于灵活性高、失准容忍度大，以及易于加工等优势，光栅耦合器成为了解决光纤与光子芯片连接问题的一种重要方案。综述了近年来铌酸锂薄膜光栅耦合器的研究进展，总结了提升其性能的几种方式，对其未来发展方向作出展望。
光栅耦合器 铌酸锂薄膜 光纤-芯片连接 耦合效率 激光与光电子学进展
2025, 62(11): 1127008
1 上海大学理学院，上海 200444
2 同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所，上海 200092
研究了基于等离子体增强原子层沉积（PEALD）技术沉积的Al2O3薄膜的光学性能和微观形貌演化，系统分析了Al2O3薄膜在不同沉积厚度、不同基板微观形貌下的生长速率、折射率、密度、粗糙度以及表面形貌功率谱密度（PSD）函数的变化及其内在机制。随着沉积厚度的增加，薄膜的生长速率逐渐下降至收敛，密度和折射率逐渐增大至收敛。生长速率、密度和折射率的变化几乎不受基板表面微观形貌影响，而薄膜的表面微观形貌受基板特征形貌影响。随着沉积厚度的增加，高频至中频空间频域的PSD函数呈现分段上升趋势，并逐步转变为薄膜的本征PSD特征。这些发现为深入理解PEALD薄膜的生长过程提供了重要依据，并为强激光器件及超低损耗薄膜的研制提供了理论指导。
等离子体增强原子层沉积 Al2O3薄膜 折射率 表面形貌特征 功率谱密度函数 光学学报
2025, 45(11): 1131001
缩小像元间距是提升红外探测器性能的重要方向之一，像元尺寸的减小在红外探测器提高分辨率、降低制造成本、减小发热量、降低功耗等方面有着重要作用。电极作为连接碲镉汞芯片与外部读出电路的桥梁，决定了器件的性能与可靠性。但是在小间距红外探测器的电极制备过程中经常出现剥离困难、电极覆盖情况差等现象，本文分析离子束沉积中角度、温度等条件对电极生长的影响，结果表明升高沉积温度使沉积的金属膜层与HgCdTe附着力变得更好，沉积温度越高，侧壁覆盖越好。沉积角度越接近45°，侧壁越薄，较薄的侧壁电极可以使得剥离工艺难度更低，降低孔内电极侧壁脱落的几率接触。同时沉积角度也是控制生长薄膜的粗糙度的重要参数，改变沉积角度可以得到粗糙度更低的金属膜层。在沉积温度为T0 + 40 ℃，沉积角度为45°的条件下，成功制备了易于剥离、粗糙度低、附着力好的孔内电极结构，提高了碲镉汞红外器件性能。
碲镉汞离子束 沉积薄膜技术 孔内沉积 电极剥离 MCT ion beam deposition thin film technology intra-pore deposition electrode stripping
1 南方科技大学深港微电子学院，广东 深圳 518000
2 北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京 100191
随着集成电路技术的不断进步，高性能芯片的散热问题成为制约其稳定性与效率的关键瓶颈。热电制冷技术基于Peltier效应，通过精准温度控制和高效热量传递，已展现出巨大的应用潜力。本文从热电制冷的原理出发，系统综述了近室温热电材料的性能提升策略与芯片热管理中的集成应用。重点探讨了多级结构设计、柔性薄膜器件以及与其他冷却技术的集成优化，同时分析了技术发展面临的挑战与改进方向。展望未来，热电制冷将在新型材料研发、集成优化及多功能应用中发挥更大作用，为高性能电子设备提供高效可靠的热管理解决方案。
热电技术 芯片 半导体材料 薄膜器件 热管理 thermoelectrics chips semiconductor materials thin-film devices thermal management
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Optoelectronics & Department of Materials Science, Shanghai Frontiers Science Research Base of Intelligent Optoelectronics and Perception, Fudan University, Shanghai 200433, China
2 Department of Physics, Shanghai Normal University, Shanghai 200234, China
3 State Key Laboratory of Infrared Physics, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, China
Phase singularities (PSs) in topological darkness-based sensors have received significant attention in optical sensing due to their rapid, ultra-sensitive, and label-free detection capabilities. Here, we present both experimental and theoretical investigations of an ultrasensitive and multiplexed phase-sensitive sensor utilizing dual topological PSs in the visible and near-infrared regions. This sensor uses a simple structure, which consists of an ultra-thin highly absorbing film deposited on a metal substrate. We demonstrate the achievement of dual-polarization darkness points for s- and p-polarizations at different incident angles. Furthermore, we theoretically explain the double topological PSs accompanied by a perfect ±π-jump near a zero-reflection point, based on the temporal coupled-mode formalism. To validate its multifunctional capabilities, humidity sensing tests were carried out. The results demonstrate that the sensor has a detection limit reaching the level of 0.12 ‰. These findings go beyond the scope of conventional interference optical coatings and highlight the potential applications of this technology in gas sensing and biosensing domains.
double topological darkness phase singularity thin-film optics ultrasensitive sensing Opto-Electronic Advances
2025, 8(3): 240091
1 重庆京东方光电科技有限公司，重庆 400700
2 联想集团质量技术委员会，北京 100006
3 中山大学 电子与信息工程学院，广东 广州 510275
4 京东方科技集团股份有限公司，北京 100176
氧化物TFT（Thin Film Transistor）源漏极短路（Gate Data Short，DGS）缺陷导致显示品质恶化和产品报废，明确DGS原理、识别影响因素并输出解决方案对确保产品良率和品质具有积极意义。本文首先确认了DGS宏观现象和微观形貌，随后探究了栅极绝缘层（Gate Insulator，GI）介电损耗和耐压强度的关系，统计了不同产品在点灯恶化实验中的DGS发生率，明确了产品栅极电压、刷新率对DGS的影响。将实验现象和调研的DGS机理匹配，分析了氧化物TFT DGS高于非晶硅TFT的原因。结果表明，DGS的本质是栅极绝缘层耐压强度不足而导致的GI介电击穿，GI介电损耗、栅压和刷新率均是影响DGS的显著因子。这些因子在Cu扩散、Cu电迁移机理的相互作用下，降低了GI有效厚度，增加了GI热击穿风险，最终造成了DGS。产线可行的DGS抑制措施有两种：降低叠层GI的SiOx厚度比例，减少叠层栅极绝缘层介电损耗，抑制热击穿；下调TFT栅压，抑制Cu离子扩散和电迁移。将上述措施作为改善方案进行实验测试，面板DGS发生率下降73%。该方案成功抑制了氧化物面板DGS发生率，提升了产品品质，为氧化物TFT制程优化提供了参考。
铟镓锌氧化物 薄膜晶体管 电迁移 电介质击穿 IGZO thin film transistor electric migration dielectric breakdown
1 西南交通大学光电融合集成与通信感知教育部重点实验室，四川 成都 611756
2 西南交通大学信息科学与技术学院，四川 成都 611756
提出并制备了一种薄膜铌酸锂异质集成InP/InGaAs改进型单行载流子光电探测器阵列。为实现输入光功率的均匀分配，采用1×N多模干涉器将光信号馈送至各光电探测器单元。实验结果表明，1×2、1×3及1×4光电探测器阵列的3 dB带宽分别达到50 GHz、45 GHz和40 GHz。将该器件应用于强度调制直接检测系统，成功实现了60 Gbaud和100 Gbaud四电平脉冲幅度调制信号的高质量接收。
光电探测器 光电探测器阵列 薄膜铌酸锂 异质集成 激光与光电子学进展
2025, 62(9): 0936001
