- 毛喜玲;牛婷婷;刘豪;刘佳;
针对柔性电极材料比容量低、可弯曲性差、在基底上的附着性差、易脱落的难题,采用简单可控的气相聚合法(VPP)在碳布上原位生长聚3, 4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)纳米管材料。其中,碳布(CC)作为柔性基底和集流体具有有序的电子通道,而在碳布上均匀包覆的PEDOT纳米管材料不仅能暴露更多的电化学活性位点,还可以有效提升电化学反应效率及电极/电解质的界面稳定性。研究不同聚合温度对PEDOT/CC电极材料表面形貌及储能特性的影响,实验结果表明,当聚合温度为130℃,聚合时间为120min时,PEDOT/CC电极材料的电化学性能最优(663.34F/g@1A/g)。将NiCo-MOF作正极,PEDOT/CC作负极,组装非对称超级电容器,器件的工作电压窗口可以达到1.6V,在1A/g时的比电容为178.19F/g,并展现出较高的能量密度(53.84Wh/kg)。这项工作表明,在碳布上原位生长纳米管提升电极的反应动力学是构筑高性能非对称超级电容器的有效途径之一。
2024年10期 v.43;No.392 1199-1206页 [查看摘要][在线阅读][下载 2579K] [下载次数：581 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 黄厚柱;滕飞;余宏波;唐欣悦;刘平;
采用PVDF-HFP和BMIM-PF6作为基体和离子源,结合三聚氰胺骨架和浸渍工艺,制备得到基于复合多孔离子凝胶介电层的电容式柔性压力传感单元,压力传感单元具有高灵敏度(17.2kPa~(-1))和宽检测范围(0～500kPa)。然后,结合霍尔芯片、弹性体和钕铁硼磁铁,设计得到霍尔式切向力传感单元,切向力传感单元具有高灵敏度(8.610mT·N~(-1))和宽检测范围(0～20N)。最终,集成前述压力及切向力传感单元,制备出一种具有多维力感知功能的机器人柔性触觉末端,将触觉末端应用于插头和光纤尾纤的拔插作业,结果表明:在该触觉末端的辅助下,巡检机器人能实时监测并判断拔插作业中如滑移、正常、卡壳等典型工作状态,有效提高巡检机器人的作业安全性和成功率。
2024年10期 v.43;No.392 1207-1213页 [查看摘要][在线阅读][下载 2038K] [下载次数：91 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 强晓永;刘天天;陈涛;陈阳;王松林;
采用固相反应法成功制备了Bi_4Ti_(2.95)W_(0.05)O_(12)-x%CeO_2(掺杂量x=0,0.02,0.05)高温无铅压电陶瓷。研究发现Ce~(4+)掺杂量的变化对陶瓷晶格畸变程度具有调节作用。系统地研究了这种调节作用对陶瓷微观形貌、压电性能和介电性能的影响。XRD和扫描电镜测试结果表明,适量的Ce~(4+)掺杂能有效地在压电陶瓷内部引发适度的晶格畸变,进而改善了陶瓷的压电和介电性能,同时降低了介电损耗。当掺杂量x为0.02时,样品展现出最佳性能:d_(33)=8pC/N,T_c=618℃,tanδ=0.09%,Q_m=3364。
2024年10期 v.43;No.392 1214-1220页 [查看摘要][在线阅读][下载 1410K] [下载次数：100 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 罗世勇;赵俊斌;蓝小林;周沫轲;唐斌;
采用传统固相合成法制备了BaTiO_3-SrCO_3-MgCO_3-Mn_3O_4-xDy_2O_3-ZrO_2-SiO_2陶瓷,其中x的取值范围为摩尔分数0～0.8%。该系列陶瓷以1320℃的温度在1%H_2+99%N_2混合还原气氛中烧结。系统研究了Dy_2O_3掺杂对纳米BaTiO_3基陶瓷的晶格变化、晶粒生长和介电性能的影响。结果表明,掺杂适量的Dy_2O_3有助于提升BaTiO_3陶瓷材料的介电常数、绝缘电阻率以及T_c峰值。最终,掺杂摩尔分数0.2%Dy_2O_3的BaTiO_3陶瓷样品表现出了高介电常数(ε_r=2914)、良好的绝缘电阻率(ρ_v=1.94×10~(11)Ω·cm)和低介质损耗(tanδ=0.7%),且其温度特性符合EIA X7R标准(-55～125℃,ΔC/C_(25℃)≤±15%),表现出作为纳米BaTiO_3基电容器陶瓷材料的良好应用潜力。
2024年10期 v.43;No.392 1221-1226页 [查看摘要][在线阅读][下载 1282K] [下载次数：189 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 刘文博;王辰伟;罗翀;岳泽昊;王雪洁;邵祥清;李瑾;
为了在硅衬底化学机械平坦化(CMP)过程中提高对硅衬底的去除速率,同时获得良好的表面质量,选用了CeO_2包覆SiO_2的壳核结构复合磨料,研究其在低浓度下对硅衬底去除速率和表面质量的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(XPS)对CeO_2/SiO_2复合磨料样品的结构、形貌进行了表征,表明其具有完整包覆的壳核结构。BET比表面积和摩擦系数测试显示,在相似粒径下CeO_2/SiO_2复合磨料比SiO_2磨料拥有更大的比表面积和摩擦系数,从而提高了对硅片的化学反应和机械磨削作用。实验表明,当采用质量分数0.5%的CeO_2/SiO_2复合磨料(粒径75nm)对硅衬底抛光后,其去除速率可达到530nm/min,硅衬底表面粗糙度为0.361nm。因此,相对于传统SiO_2磨料,采用CeO_2/SiO_2复合磨料抛光可以在低浓度条件下同时具备高去除速率和良好的表面质量。
2024年10期 v.43;No.392 1227-1234页 [查看摘要][在线阅读][下载 1788K] [下载次数：165 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 朱勇;陈力嘉;赵强;
随着玻璃封装技术的迅速发展,其在高效热管理方面的短板已日益凸显,成为亟需突破的关键技术瓶颈。提出将金属化策略应用于玻璃基微流道热沉,以改善热导性能。基于分区金属化的优化设计,进一步提升局部散热效果。构建了金属化玻璃和微流道热沉模型,开展了热仿真,分析了金属化玻璃和微流道热沉的导热/散热能力,实现了金属化玻璃基微流道热沉散热能力的提升。研究结果表明,基于高热导率金属化玻璃设计的玻璃基微流道热沉能将玻璃微流道热沉的热阻由11.71W/K降低至1.80W/K,表现出明显增强的散热能力,为玻璃封装技术的热管理提供了新思路。
2024年10期 v.43;No.392 1235-1240页 [查看摘要][在线阅读][下载 1148K] [下载次数：194 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 徐奕;陈振华;王晓燕;祁博宇;
针对大带宽、低损耗的应用场景,研制了一款覆盖整个F波段(90～140GHz)的分谐波混频器。混频器采用国产分立二极管器件,以波导-石英混合集成电路形式实现。混频电路中所涉及的耦合探针、紧凑谐振滤波等结构均集成于厚度为127μm的单片石英基片上,通过设计高鲁棒性的直流接地回路以及紧凑谐振滤波单元,实现了整个石英基片的紧凑化及宽带混频特性。测试结果表明,所设计的分谐波混频器在12dBm本振功率激励下,可在90～140GHz频率范围内实现12～16d B的单边带变频损耗,本振和中频工作带宽分别为45～70GHz以及DC～15GHz,可以用于频谱扩展测量系统中。
2024年10期 v.43;No.392 1241-1249页 [查看摘要][在线阅读][下载 2678K] [下载次数：146 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 蔡航宇;闫江;
设计了一种低压差线性稳压器(LDO),其仅消耗1.34μA静态电流,具有快速瞬态响应特性和100mA负载电流输出能力。该LDO电路采用零极点追踪补偿技术与伪等效串联电阻(pseudo-ESR)补偿技术相结合的方式,实现了全负载范围内的环路稳定性,取代了传统LDO依赖片外电容自身ESR产生零点的补偿方式,减少了补偿零点受温度与工艺的影响,同时降低了片外电容选择的难度。此外,环路中增加了class-AB电压缓冲器结构,在低静态电流的条件下提升了瞬态响应特性。本设计基于SMIC65nm工艺设计与仿真验证,实现了在3μF陶瓷输出电容下,当负载电流在0.1μs内从10mA到100mA跳变时,输出下冲电压为42mV,输出上冲电压为12mV,全负载范围内相位裕度在60°以上。
2024年10期 v.43;No.392 1250-1256+1263页 [查看摘要][在线阅读][下载 2006K] [下载次数：254 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 高成;李明政;任焕锋;李昌林;
为研究周期性的温度变化对塑封器件铜键合处寿命的影响,选取塑封器件LM2902DGR4型运算放大器作为研究对象,研究其温度循环下的失效模式。基于Solidworks建模和ANSYS有限元仿真的方法,进行温度循环仿真,对仿真结果进行温度云图分析,最大主应力云图分析、等效应力云图分析和总变形云图分析。综合分析确定在温度循环条件下铜线键合处的失效模式为铜引线颈部的断裂,等效应力的变化范围为52.551～87.302MPa。基于Engelmaier模型,计算出其铜线键合部位在-40～125℃温度循环条件下的失效前循环次数为119901次。提出一种基于有限元仿真的铜线键合寿命研究方法,为该型号器件在实际工程应用时铜线键合处的寿命评估提供依据。
2024年10期 v.43;No.392 1257-1263页 [查看摘要][在线阅读][下载 1617K] [下载次数：189 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 李旭鑫;邱达;陈世强;罗敏;刘嵩;
Hopfield神经网络(HNN)是一种类脑神经网络,可以表现出丰富的动态行为,尤其是混沌。为了探究这些丰富的动力学现象,研究了一种具有忆阻突触权重的Hopfield神经网络模型,该HNN模型具有三个平衡点。通过动力学地图、分岔图、Lyapunov指数谱、相轨图和时序图分析了系统的动力学行为,研究了忆阻突触耦合强度和初始条件对系统动力学行为的影响。实验结果表明,构建的Hopfield神经网络不仅会随着忆阻强度的变化出现倍周期分岔、混沌、周期窗口和对称共存吸引子,还能随着状态初值的变化产生多种类型的非对称共存吸引子(例如周期和混沌共存吸引子以及单涡卷和双涡卷共存吸引子),同时还发现了暂态混沌现象。最后,通过FPGA技术实现了系统的数字电路,验证了所提出系统的正确性和可实现性。
2024年10期 v.43;No.392 1264-1273页 [查看摘要][在线阅读][下载 4347K] [下载次数：157 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 张磊洋;肖雯天;柳和生;李刚龙;
采用铜互连的三维集成技术是提高微电子器件性能的一种很有前景的方法。然而,由于铜易扩散到硅电子器件中,导致其性能降低甚至失效,而钽(Ta)凭借稳定的化学性能常被作为阻挡层应用在工程中。为探究Cu/Ta体系的扩散行为,采用分子动力学方法,分别研究了温度和应变耦合作用下对Cu/Ta体系扩散的影响,通过对单晶结构和多晶结构的分析,厘清了两者扩散机理。在温度作用下,经过10ns的保温,仅出现了Ta原子向Cu原子内部扩散的现象,并且Ta原子向多晶Cu扩散的深度更深,达到1.5nm。在应变作用下,体系中产生大量的晶体缺陷,多晶Cu内部出现的位错缠结、孪晶和晶界破裂加剧了扩散。随着应变的不断增加,Ta中位错密度增加,使Cu原子向Ta晶格内部扩散,扩散层厚度达到3.3nm。分子动力学模拟结果表明,Ta在温度作用下是一种非常有效的阻挡层,但在应变作用下其阻挡性能会逐渐消失,不再具备阻挡能力。
2024年10期 v.43;No.392 1274-1283页 [查看摘要][在线阅读][下载 3211K] [下载次数：144 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 丁家福;王云杰;齐亚杰;和志豪;张博;苏欣;
基于密度泛函理论对P-S配位四面体与四种不同阳离子构成的金属硫代磷酸盐Ba_3(PS_4)_2、YPS_4、Pb_3(PS_4)_2和BiPS_4的电子结构和光学性质的理论机制进行分析。Ba_3(PS_4)_2和Pb_3(PS_4)_2为间接带隙,带隙分别为2.074和2.271eV,YPS_4和BiPS_4为直接带隙,带隙分别为2.105和1.534eV。四种化合物在价带顶都产生P原子与S原子轨道的p-p杂化。并且得到Ba_3(PS_4)_2、YPS_4、Pb_3(PS_4)_2和BiPS_4的静介电常数分别为5.41,5.44,7.26和8.22。Ba_3(PS_4)_2、YPS_4和BiPS_4在1064nm处的双折射率分别为0.068,0.162和0.125,而Pb_3(PS_4)_2属于立方晶系,双折射率为0;P-S键呈共价性,Y-S键、Pb-S键和Bi-S键皆具有较强的离子性。各向异性大小YPS_4>BiPS_4>Ba_3(PS_4)_2,Pb_3(PS_4)_2表现为各向同性。
2024年10期 v.43;No.392 1284-1292页 [查看摘要][在线阅读][下载 3281K] [下载次数：110 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] 下载本期数据