纳米器件中的1/f噪声分析及其低噪声化处理

阐述了纳米电子器件中1/f噪声的产生机理,分析了单电子晶体管1/f噪声产生的各种原因,并用介观效应的原理,揭示出宏观样品中产生1/f噪声的实质.最后,得出一种针对纳米单电子器件低噪声化处理的方法.     

λ-DNA通过纳米通道产生电流信号的1/f噪声分析

利用膜片钳采集了λ-DNA通过纳米通道时的电流信号,分析了电压、通道几何形状与尺寸、盐浓度以及通道材料等因素对信号1/f噪声的影响.研究结果表明,纳米通道内的1/f噪声是由溶液体态离子与壁面电荷综合作用引起的.对于氮化硅纳米通道,当电压绝对值增大至一定程度时,通道内部会出现电荷局部拥挤现象,导致局部电阻增大,1/f噪声的功率也随之增大.孔径对氮化硅纳米通道检测信号的1/f噪声影响相对较小.石墨烯的结构电容大并具有极高的载流子迁移率,故其噪声信号明显强于氮化硅纳米通道.研究结果有助于辨识λ-DNA通过纳米通道时产生的高信噪比电流信号.     

分形分析1/f噪声性能

电子器件的低频噪声通常由闪烁(1/f噪声)噪声、g-r噪声和爆裂噪声3种成分构成。这些噪声通常与晶体管表面状态或内部缺陷有关,其中,1/f噪声已成为对器件的质量评估及可靠性预测的重要指标。提出分形分析方法,对1/f噪声性能进行分析。仿真实验结果验证了该方法的可行性,为今后用分形理论研究器件低频噪声提供了理论依据。     

漏雪崩热载流子应力MOSFET的1/f噪声产生机理研究

研究了DAHC(漏雪崩热载流子)应力下MOSFEF的1/f噪声特性.从各种热载流子与缺陷相互作用的角度,进一步研究了DAHC应力MOSFEF的1/f噪声产生机理,合理解释其作为器件最大损伤应力.基于噪声机理明确了DAHC应力下MOSFEF的1/f噪声模型中各系数的物理意义,给出一个较明晰的各种热载流子与缺陷相互作用产生噪声的物理图像.进行了MOSFEF的DAHC应力实验,得到了其电参数和噪声参数.实验结果和本文模型符合良好.     

纳米器件中双势垒结构的散粒噪声分析及抑制

分析了纳米电子器件中散粒噪声的散射理论,通过对电导问题和散射问题相似性的讨论,得到一种基于双势垒结构纳米器件的散粒噪声抑制的方法。     

双极晶体管的新的1/f 噪声参数

文中引入一个新的描述1/f 噪声的重要参数β_H,并给出了双极晶体管1/f 噪声的实验结果。通过对结果的分析比较提出了三个论点:(1)单用 Hooge 参数α_H 不能恰当地反映1/f 噪声的大小,而用α_H 同载流子扩散时间τ_d 的比值比较合适;(2)收集极1/f 噪声电流谱的大小可用转换频率 f_c 来表示,即有 S_(Ic)(f)-S_(Ic)(∞)=2eI_cf_c/f;(3)转换频率 f_c 决定了1/f 噪声的大小;而 fc 仅由噪声参数β_H 所决定。     

用小波变换去除红外图像中1/f噪声的方法

研究红外图像中去除1/f噪声的方法,通过分析1／f噪声的频率和功率谱等特种,比较小波变换和维纳滤波去相关的效果,在图像处理中利用小波变换的去相关作用,合理地选择小波基,使1/f噪声变为易于清除的白噪声,从而达到去除1／f噪声的目标,实验结果表明,小波变换对去除1/f噪声有良好的效果,目标信噪比也有很大的提高,有助于后读的目标检测。     

单电子晶体管/场效应管混合存储单元数值分析

基于背景电荷不敏感单电子晶体管/场效应晶体管混合存储单元利用单电子晶体管源漏电流随栅电压周期振荡的特性工作,以半经典的单电子正统理论为基础,采用计算机数值模拟的方法,分析了背景电荷不敏感单电子晶体管/常规场效应晶体管混合存储单元的工作原理和基本特性.提出了存储单元中分别以三结电容耦合单电子晶体管和单电子旋转栅替代双结单电子晶体管的新结构,其主要思想是通过增加单电子器件中的串联隧道结数来抑制各种噪声.模拟结果表明,新结构的系统性能,特别是抗噪声性能有一定提高     

基于积分时间正弦调制的CCD去噪方法

随着光电子技术的发展,以电荷耦合器件(CCD)作为信号接收元件的光电成像器件获得了日益广泛的应用。CCD器件的输出信号是模拟信号,夹杂着各种噪声和干扰。其中,白噪声和1/f噪声是影响CCD器件输出信号信噪比的两大主要因素。传统的处理方法是对CCD输出信号进行低通滤波,然而,低通滤波并不能有效滤除1/f噪声。针对这一问题,本文提出了基于积分时间正弦调制的带通滤波法,并在MATLAB环境下进行建模和仿真,结果表明此方法能够有效滤除1/f噪声和白噪声。在实际的光谱检测系统中,本文方法具有很强的实用价值。     

纳米纸在绿色电子器件中的研究进展

 纳米纸是由纳米纤维素自组装形成的二维薄膜材料,具有高透明性和极低的表面粗糙度,是一种理想的柔性电子器件基底材料。与合成高分子基底材料相比,纳米纸可以生物降解,为绿色电子器件的制备提供了条件。本文梳理了纳米纸的制备工艺、纳米纸的特点及纳米纸在柔性绿色电子器件,尤其是场效应晶体管、能源器件和发光器件等方面的应用。针对纳米纸在大规模低成本制备、在柔性绿色电子器件中存在的问题进行了分析,并对纳米纸在生物传感中的应用进行了展望。     

基于多分辨率分析的1/f类噪声滤波器设计

针对1/?类噪声的非平稳、自相似、长程相关以及幂指数型的功率谱等特性，根据小波理论以及多分辨率分析思想给出了1/?类噪声的多分辨率分解的表示方法，在此基础上建立了其小波模型并设计出相应的白化滤波器。运用基于小波的阀值限定的方法进行消噪，以干涉式光纤陀螺系统中由于偏置不稳定性造成输出信号中所存在的1/?类噪声为研究对象进行仿真分析。结果表明，该方法处理此类非平稳噪声的有效性。     

低温双极晶体管的低温1／f噪声

对自行研制的低温晶体管于液氮温度下进行了低频噪声测量，结果表明：与室温相比１／ｆ噪声显著增大，根据１／ｆ噪声理论，并参照器件室温和低温下ＩＢ－ＶＢＥ曲线的不同，认为在低温下ＥＢ结正向压降增大和载流子的冻折效应是使该器件１／ｆ噪声等效输入电流功率谱密度变大的主要原因。     

干涉式光纤陀螺的建模与仿真

为干涉式光纤陀螺 ( IFOG)系统建立一个完整的模型并对其进行计算机仿真是 IFOG研究过程中十分基础而又重要的工作 .本文根据 IFOG系统的实际结构特点 ,总结出系统的闭环控制为积分控制 ,由此建立了与实际情况最为接近的非线性动态模型和随机模型 ,并采用面向对象仿真技术对系统进行了动态仿真 .在随机仿真时 ,将各种仿真方法进行比较并结合 IFOG系统中随机噪声的特点 ,为 1 /f噪声选择了经频域处理的移动平均法 ( MA) ,为随机游走噪声选择了白噪声一次离散积分法 ,从而使随机仿真信号最大程度地模拟了实际信号     

一款工作于2.4 GHz频段的带有源负载的高性能双平衡有源混频器

对带有源负载的CMOS双平衡Gilbert有源混频器的1/f噪声、线性度与转换增益进行深入分析。这款采用PMOSFETs做负载的混频器工作于2.4 GHz频段。为降低混频器的1/f噪声, 利用双阱工艺中的寄生垂直NPN晶体管作为开关, 同时在PMOSFETs处并联最低噪声的分流电路作为负载。运用在PMOSFETs处的高性能运算放大器, 不仅为零中频输出提供了合适的直流偏置电压, 以避免下级电路的饱和, 并能够为混频器提供足够高的转换增益。同时, 在输入跨导(G_m)级电路中采用电容交叉耦合电路能够将转换增益进一步提高。为了增加混频器的线性度, 采用共栅放大器作为输入跨导级电路。这款混频器采用TSMC 0.18m 1-Poly 6-Metal RF CMOS工艺, 在1.5 V电源电压、3 mA的电流消耗下获得了17.78 dB的转换增益、13.24 dB的噪声因子和4.45 dBm输入三阶交调点的高性能。     

超大规模集成电路金属互连线的电迁移过程指示参量研究

通过实验研究阶段全面描述金属互连电迁移过程的参量集合，发现了电阻和金属薄膜电阻的低频涨落在金融互连电迁移演化过程中的变化规律，实验结果表明，将电阻与金属薄膜电阻的低频涨落点功率谱幅值及频率指数3个指示参数相结合，可以明确指示和区分电迁移过程中材料的空位扩散，空洞成核和空洞长大3个微观结构变化的阶段，上述3个参量作为一个集合才能够全面表征金属薄膜电迁移退化的过程，在此基础上可望发展新的超大规模集成电路（VLSI）电迁移可靠性评估技术。     

基于马氏距离的太阳能电池可靠性筛选方法研究

通过测量太阳能电池的内部低频噪声,可以快速、无损地实现太阳能电池的可靠性筛选分类。提出基于马氏距离的筛选方法分析噪声数据,进而得到全频段的噪声筛选判据。实验结果表明,本文方法和基于个别频率点的噪声分类方法相比,马氏距离筛选方法更加全面地反映了太阳能电池的整体低频噪声水平,不仅可以剔除1/f噪声大的太阳能电池,还可以剔除G-R(genera-tion-recombination)噪声和爆裂噪声大的太阳能电池,因此能将一批太阳能电池进行更为准确、精细的可靠性分类。     

一种低功耗低相位噪声的压控振荡器设计

就压控振荡器设计中如何实现低功耗和低相位噪声的问题,提出了一种改进型自开关偏置设计方法,在减小尾部偏置晶体管闪烁噪声的同时,抑制了负阻管1/f噪声的变频转化,有效地改善了带内相位噪声;同时采用线性区偏置和电流复用,实现低电源电压供电和低功耗,电路采用0.18μm标准CMOS工艺实现。通过对线性度、噪声和功耗的仿真测试,结果显示了设计的正确性。     

1／f类分形信号基于小波变换的消噪

将正交小波下的分形信号处理方法应用于B样条小波和双正交小波,估计淹没在加性高斯白噪声中的1／f类分形信号,并通过计算机仿真,证明了其方法的有效性和可行性。