项目名称: 室温工作的半导体超晶格高速真随机数发生器

项目编号: No.61204093

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 信息四处

项目作者: 黄寓洋

作者单位: 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所

项目金额: 28万元

中文摘要: 半导体弱耦合超晶格是一个理想的多自由度动态非线性系统。由于晶格周期、调制掺杂、晶格界面态等涨落因素的存在,它可以产生频谱较宽的混沌振荡。这种物理现象可以应用在高速真随机数发生器中。我们拟开展材料设计和生长、器件制作和分析测试、随机数提取和优化等工作,通过使用GaAs/AlGaAs材料代替GaAs/AlAs超晶格等原始创新手段,解决抑制热激发载流子,提高量子限制;增加超晶格自由度,缩短电子隧穿时间;选取合理的随机数提取方法,充分利用自发混沌特性产生高速高质随机数等关键科学问题,深入理解半导体超晶格的自发混沌振荡机制,实现弱耦合超晶格在室温环境下的自发混沌振荡,研制出室温工作的超晶格真随机数发生器。带宽达到4 GHz以上,随机数序列输出速率达1 Gbit/s以上,将现有真随机数发生器的速度提高两个数量级。随机数能够通过NIST, Diehard等通用统计标准检验。

中文关键词: 真随机数;超高速;超晶格;室温;

英文摘要: A semiconductor weakly-coupled superlattice (SL) represents as an ideal one-dimensional nonlinear dynamical system with many degrees of freedom. Due to the fluctuations of the period, doping density, interface state, etc., spontaneous chaotic oscillations can be observed in weakly-coupled SLs, which can be eligibly applied in high speed true random number generators (RNGs). The project will focus on the realization of spontaneous chaotic oscillations of weakly-coupled SL under room temperature. Research work, which includes material design and growth, device fabrication and characterization, random bit extraction and optimization, is planed to be carried out. In order to improve the noise source performance and enhance the output rate and quality of the random bits, the following key science issues are to be solved in the project: 1. Suppress the thermally-excited electron leakage and increase quantum confinement; 2. Increase the degree of freedom and shorten electron tunneling time; 3. Choose proper extraction method for random bits. In our design, GaAs/AlAs SL is replaced by GaAs/AlGaAs SL to obtain spontaneous chaotic oscillations at room temperature. Introduction of artificial randomness in the SL material, decreasing barrier width, random bit extraction by high-order differential or XOR methods, et

英文关键词: true random number;high-speed;superlattice;room-temperature;

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