1. 金納米粒子修飾的三維分層CuO氣體傳感器

隨著“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”的提出，以物聯(lián)網(wǎng)技術為主體的智能化產(chǎn)業(yè)鏈正在興起。傳感器技術作為物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術之一，在數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理的鏈條中扮演著舉足輕重的角色，傳感器技術的發(fā)展水平會在一定程度上影響物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展。

氣體傳感器作為傳感領域的一員，在氣體監(jiān)測領域發(fā)揮著重要作用。氣體傳感器在過去的幾十年時間里已經(jīng)取得了一定的進展，形成了以N型金屬氧化物半導體材料為主要氣敏材料的研究和應用格局，對P型氣敏材料的研究僅約占12%左右。但是N型金屬氧化物半導體材料大多表現(xiàn)出極低的電導率，器件阻值很高，對噪聲非常敏感。此外，氣體傳感器對氣體的選擇性不高一直是亟待解決的問題。

蘭州大學物理科學與技術學院李海蓉教授課題組選用較低電阻率的P型金屬氧化物半導體CuO作為研究主體，合成了三維納米CuO，用不同濃度的Au納米顆粒對其表面進行修飾，有效的增強了器件對乙醇氣體的響應度，與此同時還降低了器件對甲醇等其他有機氣體的響應度，從而有效的改善了器件的選擇性。

通常認為提高氣體傳感器的性能就是要提高器件對所有氣體的響應度，但是在提高器件對某一種氣體的響應度的同時如果能降低器件對其他氣體的響應度，客觀上會有效的改善器件的選擇性。本實驗可以為氣體傳感器選擇性的改善提供一種新思路。

氣體傳感器在160 oC時對各種測試氣體的響應度

Three-dimensional hierarchical CuO gas sensor modified by Au nanoparticles

Qi Lei, Hairong Li, Huan Zhang, Jianan Wang, Wenhao Fan and Lina Cai

J. Semicond.2019, 40(2), 022101

doi: 10.1088/1674-4926/40/2/022101

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2.0.13μm射頻SOI工藝中的高性能射頻開關

智能手機作為現(xiàn)代手持智能設備中不可缺少的一環(huán)，我們的生活、學習也越來越依賴它，幾乎可以說現(xiàn)代生活中的每個人都離不開手機，當然在帶給人們極大的便利的同時對其自身的各項性能指標也就提出了更高的要求。因此，為了保證智能手機在應用時能夠帶給用戶更好的體驗，其內(nèi)部所涉及的發(fā)射接收系統(tǒng)就需要更快的對信號作出反應從而達到更快的接受和發(fā)射信號。

西安電子科技大學微電子學院關鴻教授通過對智能手機內(nèi)收發(fā)系統(tǒng)中的射頻開關進行改進優(yōu)化，全面的對基于RF SOI 工藝生產(chǎn)的一種射頻開關的各項性能指標進行分析測試，基于相關性能參數(shù)對比國內(nèi)外相關研究設計，從而使得該射頻開關的性能大大改善，可以廣泛的應用于4G以及即將到來的5G通信系統(tǒng)中。

射頻開關芯片照片

High-performance RF Switch in 0.13 μm RF SOI process

Hong Guan, Hao Sun, Junlin Bao, Zhipeng Wang, Shuguang Zhou and Hongwei Zhu

J. Semicond.2019, 40(2),022401

doi: 10.1088/1674-4926/40/2/022401

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3.圓形氧化物TFT高性能有源圖像傳感器像素設計

大連理工大學國際教育學院耿瑞教授報道了一種利用圓形結(jié)構(gòu)的非晶銦鎵鋅氧化物（A-IGZO）薄膜晶體管（TFT）設計的高性能有源圖像傳感器。通常將內(nèi)電極作為源極，外電極作為漏極的TFT器件會表現(xiàn)出良好的飽和電學特性。在這種情況下，盡管漏極電壓變化，器件仍具有恒定的驅(qū)動電流。由于這種圓形非對稱TFT結(jié)構(gòu)具有很高的輸出電阻，因此本文考慮的常見漏極像素電路的工作增益會比矩形a-IGZO TFT器件的像素電路工作增益更高。本文所述TFT器件可用于驅(qū)動有源圖像傳感器電路。因此，這種器件在醫(yī)療診斷等領域中的數(shù)字X射線探測器等方面有很好的前景。

圓形a-IGZO TFT的（a）傳輸（IDS–VGS）和（b）輸出（IDS–VDS）特性的典型測量結(jié)果，且該結(jié)構(gòu)的內(nèi)電極為源，外電極為漏（嵌入圖為矩形TFT的典型輸出特性）

High performance active image sensor pixel design with circular structure oxide TFT

RuiGeng , YuxinGong

J. Semicond.2019, 40(2), 022402

doi: 10.1088/1674-4926/40/2/022402

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4.遷移率對銦鎵氧化鋅薄膜晶體管的有機發(fā)光二極管像素電路的影響

近年來，銦鎵氧化鋅薄膜晶體管（TFT）的快速發(fā)展，其有望成為下一代平板顯示器的主流技術。IGZO薄膜晶體管具有遷移率較高、可靠性好、均勻性好等優(yōu)點，適用于像素電路、驅(qū)動電路和顯示面板上的傳感電路。在先前的研究中，IGZO TFT主要被應用到大尺寸的有機發(fā)光二極管（AMOLED）、大尺寸的液晶顯示器（LCD）中。眾所周知，目前手機上的AMOLED顯示器主要由低溫多晶硅薄膜晶體管（LTPS-TFT）來實現(xiàn)。也許在不久的將來，手機上的AMOLED顯示器可能由低溫多晶硅-金屬氧化物混合TFT（LTPO TFT）來實現(xiàn)（蘋果公司的專利技術）。那么手機上的AMOLED顯示器能否完全地采用IGZO TFT技術去實現(xiàn)？這問題的答案尚不得而知。

與LTPS TFT相比，IGZO TFT的主要缺點是遷移率較低。由于驅(qū)動晶體管對驅(qū)動能力和穩(wěn)定性的要求遠高于開關晶體管，對于手機AMOLED顯示器而言，IGZO TFT的遷移率可能不夠。此外，IGZO薄膜晶體管在長時間工作后，也容易出現(xiàn)性能下降，這就要求較復雜的像素電路來補償TFT的性能退化。而另一個方面，與LTPS TFT相比，IGZO TFT的主要優(yōu)勢在于其大面積制備的成本很低。因此，如果能夠找到一種適合用IGZO TFT實現(xiàn)的AMOLED像素電路，這將極大地有利于手機AMOLED屏的大規(guī)模商用。

近年來，人們研究了很多新的高性能金屬氧化物TFT的制備技術及材料技術。由于采用了雙柵極、垂直通道和雙有源層等新穎的器件結(jié)構(gòu)，IGZO TFT表現(xiàn)出很高的遷移率。但迄今為止，關于遷移率對IGZO TFT的AMOLED像素電路的影響還很少人討論。先前，Arokia Nathan等人證明了，遷移率對非晶硅TFT AMOLED分辨率幾乎沒有影響。有趣的是，非晶態(tài)硅TFT（典型遷移率0.3cm2v-1s-1）也能夠?qū)崿F(xiàn)AMOLED顯示。看起來，TFT的遷移率不是AMOLED顯示實現(xiàn)的限制因素。然而，與Nathan的結(jié)論相反，LG的Jang等人最近的研究表明，AMOLED顯示器的補償效果很大程度上取決于器件的遷移率。Jang等人的結(jié)果表明，為了準確提取閾值電壓的漂移，TFT的遷移率要求高于30 cm2v-1s-1。因此，遷移率對AMOLED顯示器的實現(xiàn)究竟有何影響？

北京大學深圳研究生院廖聰維博士研究了遷移率對IGZO TFT的AMOLED像素電路性能的影響。提取和研究了IGZO TFT有效遷移率和電壓的關系。在遷移率模型的基礎上，研究了一種典型的由5個晶體管和1個電容組成的AMOLED像素，并給出了新的驅(qū)動時序圖。此外，還給出了像素電路性能與遷移率之間的關系。結(jié)果表明，由于源跟隨器結(jié)構(gòu)與OLED陽極之間能夠較好地隔離，本文所提出的AMOLED像素電路的補償性能幾乎獨立于IGZO TFT的遷移率，遷移率大于5cm2v-1s-1就能獲得較好的補償效果。但是遷移率的進一步提高能夠減少像素電路的存儲電容面積，從而提高AMOLED的分辨率。本文的研究方法和結(jié)果對設計新型的高性能金屬氧化物薄膜晶體管的AMOLED顯示屏具有一定的參考價值。?

IGZO TFT集成的AMOLED(a)像素電路結(jié)構(gòu)和(b)時序圖

Mobility impact on compensation performance of AMOLED pixel circuit using IGZO TFTs

CongweiLiao

J. Semicond.2019, 40(2), 022403

doi: 10.1088/1674-4926/40/2/022403

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5.氮化鎵基藍紫光激光器的研究進展

氮化鎵（GaN）基材料是繼硅、砷化鎵之后的第三代半導體，其禁帶寬度范圍為0.7?6.2 eV，在光電子和微電子領域具有廣泛的應用前景和研究價值。GaN基激光器作為具有體積小、效率高、壽命長和響應速度快等優(yōu)點，可用于微型投影、激光電視、激光照明、紫外固化等軍用及民用領域有，是今國際學術界和產(chǎn)業(yè)界的研究熱點。

中科院半導體所趙德剛教授課題組在解決p型歐姆接觸難題、采用新型的激光器結(jié)構(gòu)的基礎上，成功制備了高性能的GaN基藍紫光激光器：室溫下，閾值電流密度為1.46 kA/cm2，閾值電壓僅為4.1 V；在800 mA注入電流下，激光器連續(xù)激射壽命超過1000小時。

GaN基藍紫光激光器的激射譜和壽命檢測曲線

Room-temperature continuous-wave operation of GaN-based blue-violet laser diodes with a lifetime longer than 1000 h

Feng Liang, Jing Yang, Degang Zhao, Zongshun Liu, Jianjun Zhu, Ping Chen, Desheng Jiang, Yongsheng Shi, Hai Wang, Lihong Duan, Liqun Zhang and Hui Yang

J. Semicond.2019, 40(2), 022801

doi: 10.1088/1674-4926/40/2/022801

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6.AlGaN/AlN/GaN/AlGaN HEMTs對陷阱響應的二維研究

阿爾及利亞穆罕默德希德大學N. Sengouga教授研究了GaN溝道陷阱和溫度對Si（111）基片上AlGaN/AlN/GaN/AlGaN高電子遷移率晶體管（HEMTS）性能的影響。利用Silvaco TCAD模擬器對不同的漏極和柵極電壓進行了二維模擬，結(jié)果表明，溝道中類受主陷阱對器件的直流和射頻特性有顯著影響。研究發(fā)現(xiàn)，導帶下的深受主濃度對晶體管的性能有很顯著的影響。但類施主陷阱則不會產(chǎn)生這些影響。對器件施加不同的脈沖寬度、溫度和偏壓，結(jié)果表明溫度越高、脈沖寬度越寬，陷阱的離化程度越高。這種現(xiàn)象會降低漏電流，從而降低晶體管的直流特性。此外，晶體管的鈍化也會對其性能產(chǎn)生有益的影響。

本文模擬使用的AlGaN/AlN/GaN/AlGaN HEMT結(jié)構(gòu)橫截面

2D study of AlGaN/AlN/GaN/AlGaN HEMTs’ response to traps

A. Hezabra, N. A. Abdeslam, N. Sengouga and M. C. E. Yagoub

J. Semicond.2019, 40(2), 022802

doi: 10.1088/1674-4926/40/2/022802

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7.基于粒子群優(yōu)化的二氧化鈦帶隙特征支持向量回歸模型的建立

二氧化鈦（TiO2）半導體的帶隙在半導體的許多實際應用中起著重要作用，且決定了其在紫外吸收、顏料、光催化、污染控制系統(tǒng)和太陽能電池等技術和工業(yè)應用中的適用性。將雜質(zhì)原子代入晶體晶格結(jié)構(gòu)替換原來的原子是調(diào)整TiO2帶隙以使其適用于特定應用領域的最常用的方法，同時這種方法也會導致晶格畸變。尼日利亞Adekunle Ajasin 大學Taoreed O. Owolabi教授首次將粒子群優(yōu)化算法（PSO）與支持向量回歸（SVR）算法相結(jié)合，建立了PSO-SVR模型，并利用晶格結(jié)構(gòu)中的畸變來估計摻雜二氧化鈦的帶隙值。通過利用模型對鈷硫共摻雜、鎳碘共摻雜、鎢和銦摻雜對二氧化鈦帶隙影響的估算，進一步證明了本文建立的PSO-SVR模型的精度和準確性，且所得結(jié)果與實驗結(jié)果有很好的一致性。該PSO-SVR模型的實際應用將進一步拓寬半導體的應用范圍，降低二氧化鈦帶隙測定中的實驗影響。

使用改進PSO-SVR模型對鈷硫共摻雜對二氧化鈦帶隙產(chǎn)生的影響的模擬結(jié)果

Development of a particle swarm optimization based support vector regression model for titanium dioxide band gap characterization

Taoreed O. Owolabi

J. Semicond.2019, 40(2), 022803

doi: 10.1088/1674-4926/40/2/022803

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8.熱退火γ輻照Ni/4H SiC肖特基勢壘二極管特性

印度IIT Tirupati電子工程N. V. L. Narasimha Murty教授分析了在較寬溫度范圍（400-1100°C）下，熱退火對γ輻照Ni/4H SiC肖特基勢壘二極管（SBD）特性的影響。利用熱激電容（TSCAP）識別了SBD中退火誘導的深能級陷阱濃度變化。在600°C的退火溫度下，EC–0.63 eV和EC–1.13 eV位置處的陷阱密度略有下降。然而，EC–0.89eV處的伽馬誘導陷阱在經(jīng)過500°C退火后消失，該現(xiàn)象表明其濃度（<1013 cm?3）已經(jīng)減小至低于TSCAP技術的檢測極限。每一個退火溫度下經(jīng)過輻照的SBD器件其電學特性都發(fā)生了很大的變化。為了了解退火后器件特性的異常變化，本文研究了退火SBD器件中的界面態(tài)密度分布特點。而在400℃退火溫度下，由于界面陷阱密度降低，器件的電學性能得以改善。然而，在 500℃及以上溫度開始，由于界面陷阱密度增加，導致器件的電學參數(shù)隨著退火溫度升高而降低。最終，從結(jié)果中可以看出，SBD器件的校正性質(zhì)在800℃及以上退火溫度下會消失。

退火（400–700°C）導致γ輻照的Ni/4H-SiC SBD器件反向電流-電壓（IR–VR）特性變化

Thermally annealed gamma irradiated Ni/4H-SiC Schottky barrier diode characteristics

P. Vigneshwara Raja and N. V. L. Narasimha Murty

J. Semicond.2019, 40(2), 022804

doi: 10.1088/1674-4926/40/2/022804

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