- 安长胜;欧齐翔;张昭;高志明;刘严强;
为了开发高性能聚合物基NTC热敏电阻，将石墨烯均匀地分散在868环氧树脂聚合物基体中并固化成型，制备得到一种具有负温度系数(Negative Temperature Coefficient, NTC)的环氧树脂/石墨烯复合材料，研究了石墨烯含量、固化工艺对复合材料体积电阻率及NTC强度的影响，并考察了复合材料的稳定性和附着力。结果表明，石墨烯质量分数为5%的样品，当固化温度为40℃,时间为9 h时，在50℃测试条件下，其体积电阻率为9.32×10~6Ω·cm,当测试温度升高到100℃,体积电阻率下降为4.35×10~3Ω·cm;同时，NTC强度最高可达到3.33,并且其在PET膜上表现出优异的附着力；经过3次重复加热测试后石墨烯在基体内部发生轻微的不可逆变化，初始体积电阻率有所降低，后续导电结构趋于稳定，并表现出优异的循环稳定性。本研究为聚合物基NTC热敏电阻的研究提供一定理论基础，有助于推动其在电子、通信、新型储能等行业的应用。
2024年08期 v.43;No.390 908-912页 [查看摘要][在线阅读][下载 1276K] [下载次数：233 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 张丹阳;田晶晶;曹月丛;展敏园;徐永豪;
利用Bi~(3+)、Ba~(2+)取代A位Na~+,利用Ti~(4+)取代B位Nb~(5+),以增强NaNbO_3基陶瓷的弛豫特性，获得较低的剩余极化强度。同时，Bi~(3+) 6s和O~(2-) 2p之间的轨道杂化及高极化率的Ba~(2+)的引入有利于陶瓷获得高极化强度，提高其储能特性。在此基础上，设计了(1-x)NaNbO_3-x[0.94(Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3)-0.06BaTiO_3](NN-x(BNT-BT),x=0.20, 0.25, 0.30, 0.35)陶瓷体系，结合轧膜成型工艺，在1140～1160℃保温2 h制备出致密性良好的厚膜陶瓷样品。结果表明，随着BNT-BT掺杂量的增加，陶瓷的击穿强度明显提高。在外加电场为550 kV·cm~(-1)时，NN-0.35(BNT-BT)陶瓷的储能性能达到最优，储能密度和效率分别为6.7 J·cm~(-3)和79.67%。在外加电场为300 kV·cm~(-1)下，25～120℃温度范围内，NN-0.35(BNT-BT)陶瓷的储能密度和效率变化率分别为9%和7%;在10～500 Hz频率范围内，储能密度和效率变化率分别为3%和5%,表现出优异的温度和频率稳定性。此外，NN-0.35(BNT-BT)陶瓷兼具较高的功率密度(261.014 MW·cm~(-3))和较快的放电时间(19 ns),在脉冲电容器领域存在巨大的应用前景。
2024年08期 v.43;No.390 913-923页 [查看摘要][在线阅读][下载 4188K] [下载次数：583 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 刘强;郭士昌;王泽毅;张泓;曹珍珠;
烧结方法对压电陶瓷致密化、晶粒发育及性能影响巨大。利用超快速高温烧结方法制备了改性(Ba_(0.92)Ca_(0.08))(Ti_(0.97)Zr_(0.03))O_3陶瓷。对比了常规烧结与超快速高温烧结工艺对陶瓷相组成、显微结构、介电、铁电及压电性能的影响。超快速高温烧结过程中，随着电流的增大，陶瓷的致密度明显提高。该工艺最佳烧结条件(230 A保温5 min)下，居里温度时陶瓷的相对介电常数为12212.5 (1 kHz),介电损耗为0.0059,室温下剩余极化强度为9.92μC/cm~2,压电常数d_(33)为392 pC/N。超快速高温烧结可以获得与常规烧结方法相似的相组成与显微结构，因此陶瓷的介电、铁电与压电性能均接近常规烧结的陶瓷，但是其烧结时间缩短为常规工艺的2.1%。超快速高温烧结是一种新型快速制备高性能压电陶瓷的方法。
2024年08期 v.43;No.390 924-930页 [查看摘要][在线阅读][下载 1772K] [下载次数：523 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 廖湘龙;肖思国;
采用高温固相反应法制备了SrF_2:Ho~(3+)和SrF_2:Ho~(3+)/Yb~(3+)的荧光粉，在1940 nm激光激发下观察到了SrF_2:Ho~(3+)和SrF_2:Ho~(3+)/Yb~(3+)的上转换发光，实现了对2μm激光的可视化。通过XRD测试了样品的晶体结构。SrF_2中引入一定量的Pb~(2+)和稀土Ho~(3+)(Yb~(3+))不会改变晶体的结构，但可以改善Ho~(3+)离子的上转换性能，在合适Pb~(2+)浓度掺杂下样品的上转换强度最高可提高18.8%。在优化的SrF_2基质中研究了Ho~(3+)离子浓度对上转换发光的影响。随着Ho~(3+)浓度的增加，发光强度先增加后减小，最佳的Ho~(3+)离子摩尔浓度为0.054。在此基础上进一步掺杂Yb~(3+)离子，实现了对上转换发射光颜色的调控。随着Yb~(3+)离子掺杂浓度的增加，545 nm处的绿色发射光逐渐增加，上转换颜色也从红色变为黄色。基于上转换的光谱性能，讨论了样品上转换发光机理和能量传递过程。分析认为，所制备的上转换材料在2μm左右的近红外激光探测上有潜在的应用价值。
2024年08期 v.43;No.390 931-937页 [查看摘要][在线阅读][下载 1421K] [下载次数：155 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 邹优敏;俞卫锋;罗恒;蔡端芳;谭友果;
呼吸检测方法最常用的是接触式传感器，长时间佩戴可能导致皮肤红肿或压痛。非接触呼吸探测传感器通过多普勒效应来探测呼吸，是一种非接触探测方法，可以有效解决上述问题。系统包含单片毫米波雷达、STM32微处理器等模块，通过微装工艺组装。雷达发射的FMCW信号与接收信号混频后，通过中值滤波过滤信号噪声，零均值归一化后进行FFT变换和频谱分析计算呼吸频率。测试结果表明，当距离为1.0～2.0 m时，检测30～60 s的呼吸频率准确率可达98.9%,误差值在±1次每分钟以内。倾斜安装，人平躺测试，垂直距离为1.0～1.5 m时，检测10～30 s准确率可达98.2%,检测60 s准确率可达99.1%,误差值在±1次每分钟以内。平躺呼吸检测在同时间同距离情况下的准确率比水平检测的准确率更高。
2024年08期 v.43;No.390 938-943页 [查看摘要][在线阅读][下载 1072K] [下载次数：258 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 鲍辙亦;刘春梅;吴元庆;张宇峰;
在光学促吸收方面，考虑到贵金属昂贵的成本问题，研究了基于氮化钛圆台结构的超材料叠层吸收器。通过对等离激元理论和MIM结构理论的研究，证明多层叠层结构可以有效改善结构的光学参数匹配问题，进而实现特定波长的促吸收。通过构建氮化钛超材料结构模型，分析其近红外吸收性能。并对初始结构进行优化，主要包括上表面二氧化硅厚度、下表面二氧化硅厚度、氮化钛圆台厚度和直径、入射光角度等参数，最终获得优化后的结构性能。在1500～2500 nm波长范围内的平均吸收率达到了96.04%,相比初始研究模型，吸收效率提升了约16%。
2024年08期 v.43;No.390 944-949页 [查看摘要][在线阅读][下载 1240K] [下载次数：91 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 杨幸;帅垚;罗文博;吴传贵;张万里;
旨在探究倾斜结构在LiTaO_3-POI多层结构上对SAW谐振器横向模态杂散的影响。通过有限元方法(FEM),构建两种单端口谐振器模型，半周期P为0.98μm和1.42μm,孔径均为40P。然后对一系列倾斜角度(0°,2.5°,5°,7.5°,10°,12.5°,15°,17.5°,20°)进行了仿真分析，并完成版图绘制和流片测试。研究结果表明，实测数据与仿真结果之间具有高度一致性。在相同的半周期条件下，随着倾斜角度的增加，SAW谐振器对横向模态杂散抑制能力在一定范围内先增强后减弱。机电耦合系数随之逐渐减小，阻抗比的变化规律是先增大后降低，特别是在倾斜角度为2.5°和5°时，阻抗比达到最大值。这些规律揭示了倾斜结构对LiTaO_3-POI多层结构SAW谐振器横向模态杂散具有显著的抑制作用，为SAW滤波器的设计和制造提供了重要的理论依据和实践指导。研究结果表明，适当的倾斜角度能够有效优化SAW谐振器的性能，对于高性能射频滤波器的研制具有重要意义。
2024年08期 v.43;No.390 950-956页 [查看摘要][在线阅读][下载 2890K] [下载次数：115 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 金俊;李鹏泽;丁磊;余行康;刘霖;
传统理论无法诠释多孔阳极氧化铝(Porous Anodic Alumina, PAA)表面条纹和孔道的形成机制。为了诠释表面条纹和PAA孔道各自的形成过程，结合阳极氧化过程的电压-时间曲线和SEM照片，仔细分析了传统“场致助溶理论”和氧化物生长溶解平衡理论的局限性，并实验验证了PAA孔道氧化物的生长速率为113 nm/min,该速率远大于60℃磷酸溶液对氧化铝的溶解速率5.8 nm/min。首次实验证明了在PAA孔道形成过程中不存在氧化物生长和溶解的平衡。并用离子电流和电子电流理论诠释了Al阳极氧化过程的动力学，离子电流导致阻挡层氧化物生长，电子电流导致氧化物生长效率降低并产生氧气气泡。气泡模具效应导致了PAA圆柱形孔道和半球形底部的形成，表面条纹是电解液的化学溶解和污染层下氧气气泡的体积膨胀所致，而非自组织过程所致。本文对广泛应用的TiO_2、ZrO_2纳米管的结构调控是非常有益的。
2024年08期 v.43;No.390 957-965页 [查看摘要][在线阅读][下载 1484K] [下载次数：136 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 秦立杨;李鹏泽;韩修豪;李博文;朱绪飞;
为了改善铝电解电容器漏电流较大的问题，从阳极氧化温度的角度出发，对比了在常温20℃以及高温80℃通过阳极氧化形成的阳极氧化膜的闪火电压，并测试其漏电流以及表面形貌。结果表明，所用六种电解液的闪火电压都在490～535 V之间，在高温下阳极氧化膜的漏电流比常温下的低30%～62%。从扫描电子显微镜的结果中得到高温下形成的阳极氧化膜断面上的孔洞比常温下的更少，孔径更小，从而导致高温下的漏电流更低。该结果对电容器工作电解液的研发和电容器生产过程中老练工艺的改进有重要的指导意义。
2024年08期 v.43;No.390 966-970页 [查看摘要][在线阅读][下载 1349K] [下载次数：222 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 张延泽;郑莉;
从电偶极子和电偶层的物理性质出发，将摩擦纳米发电机的摩擦层和电极层分别视为电偶层，在机械外力作用下摩擦层电偶极矩变化使电极层发生静电感应，产生附加极化电流，在电极层之间建立电势差。电极层的等效电偶极矩总是等于摩擦层电偶极矩增量的负值，进而得出摩擦层连同电极层组成的系统电偶极矩守恒，给出摩擦纳米发电机电偶层模型的数学表述和解算过程。以垂直接触分离式、水平滑动式和独立层式摩擦纳米发电机的基本机型为研究对象，利用电偶层模型解算了其短路转移电荷量、开路电压、附加极化电流密度和固有电容。结果表明，电偶层模型简洁高效，可以给出绝大部分参量的解析解，相关结论与既有结论具有高度一致性且模型解算过程中未使用近似计算。
2024年08期 v.43;No.390 971-979页 [查看摘要][在线阅读][下载 1587K] [下载次数：231 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 奚锐;王旭;王心语;董显平;李明;
由于工艺原因，以侧壁布线为互连方式的3D封装结构，其侧壁再布线端头表面不可避免地会产生一层铜氧化膜，导致互连界面接触电阻升高。采用击穿法处理不同前处理条件下的样品，通过X射线能谱、选区电子衍射、高分辨透射显微镜对样品击穿后的互连界面进行了表征。结果表明：对于在不同烘烤环境、烘烤时长和清洁工艺下制备的样品，击穿法均可实现95%以上的降阻效果，并将接触电阻均降至1Ω以下。其中采用真空烘烤10 h并进行等离子处理制备的样品，在经过击穿处理后，样品的接触电阻达到最低，为0.26Ω。击穿法通过在铜氧化膜处施加电场，使铜离子沿电场方向迁移，随后还原为多晶的Cu和Cu_2O,形成低电阻的导电通路，从而降低互连界面的接触电阻。说明击穿法适用于降低侧壁互连工艺中互连界面的接触电阻。
2024年08期 v.43;No.390 980-987页 [查看摘要][在线阅读][下载 3309K] [下载次数：82 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 许海仙;曾祥勇;朱家旭;耿春磊;詹俊;汤文明;
为了探究AlN基板表面状态对AlN-AMB覆铜板剥离强度影响的机理，对研磨型和即烧型两类AlN基板表面的微观形貌及其制备的AlN-AMB覆铜板界面反应层、断面和断层微观显微结构进行分析。结果表明，即烧型AlN基板表面平整、致密，其制备的AlN-AMB覆铜板界面反应层平整、致密，铜与AlN基板剥离的断层位于基体内部，Cu发生明显塑性变形，剥离强度高达19.053 N/mm。而研磨型AlN基板表面存在微裂纹和碎晶粒，由其制备的AlN-AMB覆铜板界面反应层凹凸不平，且不连续，钎料渗入AlN基板亚表层的微裂纹中，易于诱发应力集中，铜与AlN基板剥离的断层位于AlN基体的亚表层，Cu塑性变形小，剥离强度只有5.789 N/mm。
2024年08期 v.43;No.390 988-993页 [查看摘要][在线阅读][下载 1897K] [下载次数：142 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：3 ] - 刘金玥;尚玉平;廖成;
针对传统微波喷流装置体积质量大与集成度差的问题，提出了一种集成于平行板波导的紧凑型设计。在50Ω同轴线激励下，平行板波导支持柱面波形式的TM_0模在其内部传播。为了在波导末端预设焦点使周围形成微波喷流，通过馈源和焦点之间的射线路径差异分析，得到了各射线在焦点处同相叠加所需的相位补偿条件。进一步，设计了仅含单层介质衬底的透射型超表面单元，其几何尺寸变化可使10 GHz处的透射相位在2π范围内调节，以满足相位补偿条件。将不同尺寸的单元以一维阵列形式集成于平行板波导末端，产生了良好的微波喷流特性。此外，对位于喷流区域内的亚毫米级导电圆柱，分析了微波喷流引起的后向散射增强效应。全波仿真与实验结果之间的吻合验证了该设计的有效性，微波喷流的紧凑化设计可为细微物体的微波检测实际应用提供基础。
2024年08期 v.43;No.390 994-1001页 [查看摘要][在线阅读][下载 1830K] [下载次数：74 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 王羚;高峰;滕书华;谭志国;刘文清;
消色差超表面透镜是近期研究热点。由于需同时满足聚焦相位、群时延和群时延色散，目前消色差超表面透镜的设计存在复杂度较高的缺点。基于此，通过引入相变材料二氧化钒(VO_2, Vanadium Dioxide)为消色差超表面透镜的设计提供新的自由度，并提出了一种基于VO_2实现太赫兹可重构消色差超表面透镜的方法。通过切换VO_2的状态，可调控超表面单元引入的Pancharatnam-Berry相位，从而使得超表面透镜满足不同频率所需的相位分布，实现消色差特性。为进行验证，设计了一款工作于1.93和2.14 THz的双频可重构消色差超表面透镜，作为对比还设计了一款工作于1.93 THz的单频不可重构超表面透镜。仿真结果表明，设计的消色差超表面透镜可有效消除频率带来的焦距偏移，具有消色差特性。
2024年08期 v.43;No.390 1002-1008页 [查看摘要][在线阅读][下载 1702K] [下载次数：251 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 邱智勇;傅恺宁;
共模电感会产生磁场泄漏，其漏感可以被用作差模感量。分别对匝数对称共模电感与匝数不对称共模电感进行磁路建模，发现匝数不对称共模电感在磁芯磁材的截止频率前可以进一步增加其差模感量。提出一种差共模电感集成方案，将两个匝数不对称的共模电感串联堆叠，同时保持L、N线路之间的阻抗平衡。有限元仿真表明，所提方案能够显著增加共模电感的差模阻抗，并降低磁场泄漏。实物测试中，所提方案的阻抗为传统方案的1.5～8倍。插入损耗测试结果显示，在100 kHz～10 MHz范围内，所提方案相比传统方案能够增加8～20 dB的插入损耗，验证了所提方案能够明显改善EMI滤波器的滤波效果。
2024年08期 v.43;No.390 1009-1016页 [查看摘要][在线阅读][下载 2141K] [下载次数：166 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 张殷;罗兵;李国伟;唐琪;张豪峰;
为提高电气设备局部放电检测准确度和灵敏度，提出一种超宽带环形-单极子天线。该天线主要由环形天线、类三角形单极子、金属枝节和金属地板构成。其中，类三角形单极子嵌入在环形天线内部，并通过金属枝节与环形天线连接，从而引入电磁耦合和产生新的谐振模式，改善天线阻抗匹配，扩展天线工作带宽，实现超宽带阻抗匹配和辐射特性。研究结果表明，天线在0.29～3.10 GHz频段的仿真反射系数低于-10 dB,最大仿真增益为8.8 dBi,在超宽频段内实现了良好的阻抗匹配和辐射特性。测试结果和仿真结果吻合良好，天线在0.29～3.16 GHz频段的测试反射系数低于-10 dB,最大测试增益达到9.3 dBi,适用于电气设备局部放电检测。
2024年08期 v.43;No.390 1017-1023页 [查看摘要][在线阅读][下载 2643K] [下载次数：249 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 邝先验;桓湘澜;肖鸿彪;徐姚明;罗颖;
微型忆阻器为大脑神经网络的发展提供了新的机遇，简单而精确的忆阻器可以提高各种神经网络和运算电路的性能。以传统二端忆阻模型为基础，通过引入控制端口，设计了一种多端忆阻器，使忆阻器在电路设计和应用中更加灵活实用。鉴于多端忆阻器的电阻由金属区、低电阻区和高电阻区三部分组成，采用三段分片线性法来分别拟合这三个区域。通过推导忆阻器的公式和工作原理，建立了该忆阻器的模型，并对所构建的电路进行了磁滞曲线与逻辑电路测试。仿真结果表明：构建的多端忆阻器能够产生符合忆阻特性的滞回曲线，并且实现了组合逻辑电路功能。由于搭建的忆阻器电路仅由MOS管构成，与传统忆阻逻辑电路相比，所使用的元件数量降低了63.9%。
2024年08期 v.43;No.390 1024-1030页 [查看摘要][在线阅读][下载 1280K] [下载次数：444 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：3 ] - 张博;邱达;李旭鑫;罗敏;刘嵩;
近年来，具有超级多稳态的混沌系统受到人们的广泛关注，为了进一步探究超级多稳态现象，基于忆阻器提出了一个新的四维忆阻混沌系统。通过庞加莱映射、时域波形图、Lyapunov指数谱和相轨图等分析了系统的动力学行为。实验结果表明，该系统不仅具有暂态混沌、恒Lyapunov指数等复杂动力学行为，还具有依赖于系统初始条件变化的分岔图偏移现象以及超级多稳态现象。特别地，当系统参数取不同离散值时，系统能产生随初始条件变化的“气泡”现象。最后，基于FPGA硬件平台实现了该系统，硬件实现与数值仿真结果基本一致，验证了系统的正确性与可行性。该系统具有很强的初值敏感性，可以将其应用在图像加密或保密通信等领域中。
2024年08期 v.43;No.390 1031-1040页 [查看摘要][在线阅读][下载 5736K] [下载次数：335 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：1 ] 下载本期数据