- 夏勇;周鑫;李信信;李媛;
为提高太阳光利用率并克服传统光催化剂的局限性(如光吸收范围窄和载流子复合率高),本研究采用模板法与溶胶-凝胶法相结合的策略，制备了具有强光散射特性的TiO_2中空纳米球，并通过表面沉积硫化铟(In_2S_3)构建了TiO_2/In_2S_3异质结复合材料。光催化降解罗丹明B(RhB)的实验表明，TiO_2/In_2S_3复合材料(D370@TIS)表现出90.3%的降解效率及31.35×10~(-3) min~(-1)的反应速率常数，其性能显著优于单一组分材料。中空结构的优化设计显著提高了光捕获效率，形成的Ⅱ型异质结有效促进了光生载流子的分离，此外，该复合材料还展现出优异的稳定性与可重复性。因此，本研究为设计环境修复中的高性能光催化剂提供了一种新策略。
2025年08期 v.44;No.402 867-874页 [查看摘要][在线阅读][下载 2293K] [下载次数：27 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李雨时;邓馨;胡晓凯;闫海东;
为满足碳化硅功率模块的高温封装需求，制备了双粒径分布银颗粒作为互连材料。该材料以硝酸银为前驱体，通过调控盐酸成核剂用量、反应温度和反应时间，实现了在微米级银颗粒表面原位生长纳米银颗粒的可控制备。通过调控有机物的种类与用量制备微纳米银复合膏体，通过烧结实验对比，研究了银膏在银基板间的烧结特性和微连接性能。当银膏烧结温度为300℃时，剪切强度最大达到88 MPa,达到了碳化硅器件封装要求，并且断口形貌内存在大量韧窝，判断为韧性断裂。机理分析发现，相比较于传统的单一形貌的银颗粒，双粒径结构通过纳米颗粒与微米颗粒的协同作用可提升连接强度，表现出更好的性能，为碳化硅功率模块的银烧结工艺提供了新的技术参考。
2025年08期 v.44;No.402 875-881页 [查看摘要][在线阅读][下载 2159K] [下载次数：9 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 韩磊;刘涛;刘雨佳;
为了提高氧化镁部分稳定氧化锆(Mg-PSZ)陶瓷的离子电导率，通过水解法、球磨法及水解-球磨法分别制备了2.8%Mg-PSZ粉体，分析比较了各粉体经1600℃烧结2 h所得陶瓷样品的致密性、物相及离子电导率。实验结果显示：三种工艺制备的陶瓷样品致密性相近且均表现出高致密性特点(体积密度>5.7 g/cm~3,显气孔率<2%),但物相组成和离子电导率存在较大差异，其中水解-球磨法制备的陶瓷样品(c+t)-ZrO_2相含量达72%,显著高于水解法(63%)和球磨法(54%),电化学测试显示，该陶瓷样品在950℃的离子电导率为1.55×10~(-2) S/cm,较水解法(1.02×10~(-2) S/cm)和球磨法(3.43×10~(-3) S/cm)分别提升了51.9%和351.8%。研究表明，水解-球磨法通过优化粉体特性可有效改善Mg-PSZ陶瓷的离子传输性能，进而提高陶瓷的离子电导率。
2025年08期 v.44;No.402 882-889页 [查看摘要][在线阅读][下载 2240K] [下载次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 强晓永;郭永良;王志鹏;张健源;周卫斌;
通过实验与理论计算相结合的方法，系统探究了PSi/V_2O_5纳米复合材料对NH_3和NO_2的气敏机制。采用电化学刻蚀和磁控溅射技术成功制备了PSi/V_2O_5纳米棒异质结构。基于密度泛函理论的第一性原理计算表明，该材料对NO_2和NH_3表现出优异的化学吸附性能，吸附能分别为-3.6 eV和-3.32 eV,显著高于对O_2的物理吸附能(-0.21 eV)。在O_2共存条件下，NO_2吸附能保持稳定(-3.55 eV),而NH_3吸附能提升19%(-3.95 eV),展现出良好的抗干扰性。电子结构分析揭示：NO_2通过d-p轨道杂化形成窄带共振态，而NH_3通过sp-d轨道耦合产生宽化峰(1.2 eV),分别优化了电子传输路径和界面电荷转移效率。该研究可以为开发高性能气体传感器提供重要的理论指导和材料设计策略。
2025年08期 v.44;No.402 890-899页 [查看摘要][在线阅读][下载 2750K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 路明;卢德滔;周渠;
油中溶解气体分析是评估油浸式变压器运行状态的重要技术手段，C_2H_4作为关键油中特征气体之一，其浓度变化能够有效反映变压器内部故障。采用水热法制备了Ni-CeO_2气敏材料，并借助XRD、SEM及EDS等技术，对样品的形貌及元素组成进行了表征。基于搭建的气敏平台，研究了Ni-CeO_2传感器对C_2H_4气体的温度响应特性、浓度响应特性、重复性以及响应恢复特性。研究发现，Ni-CeO_2传感器对100ppm的C_2H_4灵敏度高达59%,响应恢复时间为18 s/13 s,且对25ppm C_2H_4表现出优异的可重复性(1.9%)。此外，基于密度泛函理论，计算了Ni-CeO_2对C_2H_4的吸附参数、形变电荷密度及态密度以揭示其吸附作用机理。结果表明，Ni-CeO_2对C_2H_4(-1.459 eV)表现出优异的化学吸附效果，与宏观实验测试结果一致。因此，本文研制的Ni-CeO_2传感器为实现油中特征气体C_2H_4的高灵敏度、低功耗以及快速响应恢复检测具有重要意义。
2025年08期 v.44;No.402 900-907页 [查看摘要][在线阅读][下载 1685K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李琪春;丁曼;刘鑫;戴超;
在摩尔定律的持续推动下，半导体器件尺寸不断缩小，传统CMOS技术遭遇栅介质材料性能瓶颈，而纯二氧化铪(HfO_2)的铁电相稳定性不足，难以满足高性能器件的需求。为了研究氧化铪铁电性能的改良方法，基于密度泛函理论(DFT),通过计算晶格参数分析了硅(Si)、锆(Zr)、钇(Y)、铝(Al)、锶(Sr)、镧(La)等元素掺杂对HfO_2晶格畸变的影响，比较发现，Zr掺杂引起的晶格畸变最小。随后对Zr掺杂HfO_2的能带结构和电子结构展开分析，结果表明，Zr掺杂可以增大HfO_2材料的能带间隙，并通过计算弹性模量和内应力，表征了掺杂后HfO_2易于向正交相转变的趋势。此外，还针对温度和氧缺陷浓度对HfO_2正交相稳定性的影响开展了仿真，结果显示，高温下的单斜相氧化铪易于向正交相转变，而较高氧缺陷浓度不利于正交相的稳定。本研究不仅为开发基于HfO_2的新型铁电材料提供了参考，还为延续摩尔定律以及下一代高性能存储和逻辑器件的研发与应用提供理论依据。
2025年08期 v.44;No.402 908-918页 [查看摘要][在线阅读][下载 3078K] [下载次数：22 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘帅;曹菲;王祖军;邢嘉彬;秦建强;
电离总剂量(Total Ionizing Dose, TID)效应诱使PNP双极型晶体管(Bipolar Junction Transistors, BJTs)产生界面态电荷和氧化层俘获电荷，导致基极电流异常增大。鉴于传统解析模型的局限性，本文基于对称双栅MOSFET(Symmetric Double Gate MOSFET,SDG MOS)表面电势理论，通过引入缺陷复合机制，提出了一种改进的PNP BJT过基极电流解析模型，并通过数值仿真揭示了不同界面态电荷密度(1×10~(11)～3×10~(12)cm~2)和氧化层俘获电荷密度(1×10~(11)～1×10~(12) cm~2)下的表面电势分布特征。3CK3B型晶体管在~(60)Co γ射线下的辐照试验(总剂量50/100 krad(Si))表明：改进模型计算结果与试验值的平均相对误差低至24.5%,较传统模型预测精度提升19%。理论分析表明，该模型可准确表征TID效应下双极晶体管表面电势的分布特征与过基极电流的关联机制，为抗辐射加固设计提供理论依据。
2025年08期 v.44;No.402 919-927页 [查看摘要][在线阅读][下载 1779K] [下载次数：91 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘露;李锦屏;
针对传统互补金属氧化物半导体(CMOS)神经元电路存在器件冗余、波形适配能力不足的问题，该文提出一种基于忆阻器的泄漏整合发放(Leaky Integrate-and-Fire, LIF)神经元电路架构。该电路由放大器、电容电阻及忆阻器组成，划分为信号整合、泄漏与脉冲生成三大功能模块。通过电路仿真分析，该电路能够模拟LIF神经元的时间积分特性，输出符合生物信号特征的双尖峰脉冲波形。通过输入不同幅值与频率的输入信号，可有效模拟生物体所受的多样化外界刺激。此外，该电路具备独特的阈值响应机制，仅当输入信号幅值与频率同时满足设定阈值时，才可触发脉冲输出，此特性契合生物体在特定刺激下的生理响应机制，为人工神经网络的仿生优化设计提供了理论依据与技术支撑。
2025年08期 v.44;No.402 928-933页 [查看摘要][在线阅读][下载 1357K] [下载次数：37 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 班朝磊;罗向军;
针对铝电解电容器用阳极铝箔表面高介电复合阳极氧化膜，采用文献跟踪调研、数据归纳整理、模型构建计算的方法对其结构、性能和相应的理论极限比电容值(C_(max))进行了深入研究。首先，对复合膜的制备工作进行了简要回顾。基于组成成分的介电常数、形成常数等基本性能数据及复合模型，讨论了复合膜的结构与性能。研究证明，膜的理想微观结构是：高介电成分ZrO_2、Ta_2O_5、Nb_2O_5、TiO_2、BaTiO_3弥散分布并掺杂于低介电成分Al_2O_3基体中，形成离散复合结构，此时膜的介电常数最高。然而，实际膜多为串联复合；膜的形成常数与单纯Al_2O_3较为接近，且随形成电压提高有减小趋势。基于复合膜的性能参数及直流腐蚀化成模型，计算得出了膜的理论极限比电容值，并将其与实际测量值进行了对比分析。结果显示，在全电压范围内，化成箔均显著偏离了膜的理论极限比电容值。通过优化腐蚀技术，提高了蚀孔的密度与分布的均匀性，促使化成箔向密排六方结构转变；同时，通过改进化成技术，引入了多种高介电成分，实现了它们的均匀弥散分布，从而形成了离散复合材料。尽管如此，该领域仍存在较大的提升空间。
2025年08期 v.44;No.402 934-941页 [查看摘要][在线阅读][下载 1416K] [下载次数：10 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张韶华;曹力元;史光华;王胜福;
采用铜基微同轴制造工艺，并结合微波滤波器设计理论，研发并制造了一款交指结构的微波滤波器。滤波器通带范围为28～31 GHz,端口阻抗为50Ω,输入输出结构采用GSG形式，便于与其他器件键合连接。为满足良好的电性能要求并确保物理结构稳定，器件内采用介质片支撑谐振器，全铜形式的整体结构具有损耗低、散热好、屏蔽性能好等优势。滤波器整体尺寸为3.85 mm×2.6 mm×0.8 mm,能够良好拟合，可以实现工程化应用。铜基微同轴工艺制造的滤波器性能优异，能够满足高频率、高性能、高集成度的射频系统对器件的要求。
2025年08期 v.44;No.402 942-947页 [查看摘要][在线阅读][下载 1479K] [下载次数：38 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 屈佳琦;蒋品群;宋树祥;蔡超波;岑明灿;
针对传统带隙基准电压源的精度受运放失调电压影响大、电源抑制比(PSRR)受限于环路增益和温度系数大等问题，改进了一种失调抑制结构，在抑制运放失调电压影响的同时，通过PMOS电流镜和反馈环路的特性，提高基准电压的PSRR;还设计了一种曲率补偿电路，利用三极管放大倍数β的温度特性，补偿了三极管负温度系数电压V_(BE)的非线性项。仿真结果表明，在-40～125℃的温度范围内，输出电压为703 mV,温度系数为3.52×10~(-6)/℃,低频PSRR为91.9 dB,常温下精度为0.25%。
2025年08期 v.44;No.402 948-954页 [查看摘要][在线阅读][下载 1786K] [下载次数：31 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 卢俊利;李相强;王庆峰;张健穹;
为满足复杂电磁环境测试对天线超宽带特性与小型化的双重需求，提出一种基于互补结构的分形蝶形天线设计方法。以三阶Sierpinski三角形分形结构为基础，通过箭型寄生贴片加载技术实现辐射体张角优化，并结合贴片延长结构将多频谐振特性拓展至超宽带范围。采用接地-辐射单元互补设计策略，通过正反面分形贴片的电磁耦合效应，降低低频端反射系数，实现2.1～47 GHz宽频带匹配。基于CST电磁仿真平台设计了参数化模型，并进行实物加工与测试。实测结果表明：该天线在2.1～43 GHz频段内电压驻波比(VSWR)<2.0,水平面方向图具备准全向辐射特性；天线整体结构尺寸为45 mm×35 mm×0.787 mm。研究结果可为高密度电磁环境监测设备提供兼具宽频带响应与空间适应性的天线解决方案。
2025年08期 v.44;No.402 955-961页 [查看摘要][在线阅读][下载 2421K] [下载次数：41 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 郭洋;孙江;武占翔;邹海洋;刘耀阳;
针对峰值电流模式控制Buck变换器的瞬态响应问题，分析了传统误差放大器(EA)对动态性能的限制，提出了一种具有自适应跨导特性的改进型EA电路。该电路引入跨导值随误差电压动态调整的机制，当负载电流发生阶跃变化时，EA跨导相应增大。基于CSMC 0.25μm BCD工艺的仿真验证表明：当负载电流发生±1 A阶跃变化时，EA跨导可从稳态时的500μS自动提升至3 mS。相较传统结构，改进方案使输出电压恢复时间缩短60%以上(典型值从8.5μs降至2.5μs),过冲电压和欠冲电压分别降低25%(从47 mV至35 mV)和47.5%(从40 mV至21 mV)。该设计有效提升了系统动态响应速度，同时保持良好稳定性。
2025年08期 v.44;No.402 962-968页 [查看摘要][在线阅读][下载 2065K] [下载次数：7 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张波;邹循成;卢光林;董凯珠;张加宏;
针对传统带隙基准中运放失调电压引起的精度劣化及功耗问题，提出了一种无运放架构的带隙基准电路，结合指数型曲率补偿技术以实现低温漂和低功耗性能。区别于运放钳位的方式，采用低失配的双极性晶体管直接钳位电压，有效消除了运放输入失调电压对基准精度的影响；构建共源共栅电流镜和负反馈环路，确保电源电压抑制能力和系统的稳定性；引入非线性曲率补偿电路，提高了输出基准电压的温度稳定性。基于华虹0.18μm BCD工艺，通过Cadence Spectre进行电路设计及仿真验证，仿真结果表明：输入3.3 V电源电压，在-40～125℃温度范围内，温漂系数为1.66×10~(-6 )℃~(-1),低频段的电源电压抑制比为-69 dB,静态电流约为10μA。该设计的综合性能表现优异，提供了一种低温漂兼顾低功耗的基准电压源解决方案。
2025年08期 v.44;No.402 969-976页 [查看摘要][在线阅读][下载 1775K] [下载次数：29 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]