- 余奇岭;易巧钧;薛腊梅;张锋;
薄膜压敏电阻在微型电路和集成电路保护等方面有着重要的应用。采用磁控溅射方法制备了基于铝掺杂氧化锌(AZO)与氧化铋(Bi_2O_3)的复合薄膜，考察了AZO/Bi_2O_3/AZO构型下不同厚度Bi_2O_3和不同退火温度对样品电阻特性的影响。实验结果表明：退火后的复合薄膜具有明显的压敏电阻特性。随着Bi_2O_3层沉积时间的增加，复合薄膜的压敏电阻非线性系数先增大后减小，而压敏电压却保持增大趋势。当Bi_2O_3层沉积时间为15 min,在空气中600℃退火1 h后，样品压敏电阻非线性系数为28.4,压敏电压为7.1 V,漏电流为0.059 mA。当退火温度由500℃升高到700℃时，薄膜样品的压敏非线性系数达到了38.4,对应漏电流则降低至0.044 mA,而压敏电压则增加到了10.4 V。该工作为开发新型薄膜压敏电阻材料提供了实验参考。
2024年11期 v.43;No.393 1293-1298页 [查看摘要][在线阅读][下载 695K] [下载次数：148 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 谷俊雷;翟朋辉;柳勇;张万红;
针对锌金属负极枝晶生长以及与电解液之间的副反应问题，采用氢氟酸刻蚀MAX(Ti_3AlC_2)得到具有“手风琴”层状结构的MXene(Ti_3C_2T_x),探究了不同刻蚀时间对材料形貌的影响。通过刮刀法将MXene涂布在锌箔表面构建了具有良好机械强度和高导电性的保护层，并组装成纽扣电池进行了一系列材料表征和电化学测试。研究结果表明：不同刻蚀时间会严重影响材料的形貌，当刻蚀时间为48 h时，MXene@Zn‖Cu半电池可稳定循环400圈，库伦效率仍保持在99.6%以上。MXene@Zn‖MXene@Zn对称电池在1 mA·cm~(-2)的电流密度下可稳定循环400 h以上。在NH_4V_4O_(10)(理论比容量为491 mAh·g~(-1))为正极的全电池测试中，3 A·g~(-1)的电流密度下，电池稳定循环600圈后，仍有接近200 mAh·g~(-1)的较高比容量。
2024年11期 v.43;No.393 1299-1305页 [查看摘要][在线阅读][下载 668K] [下载次数：206 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 齐东丽;陈野;朱亭亭;纪琪琪;沈龙海;
为提高二硫化钼(MoS_2)的荧光性能，采用球磨法制备MoS_2量子点/二氧化钛(TiO_2)混合维度的异质结，研究了不同MoS_2量子点负载量对其荧光性能的影响。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、拉曼光谱仪和荧光光谱仪对其结构和性能进行了表征。球磨后样品的衍射峰为MoS_2和TiO_2的特征峰，未出现其他物质的衍射峰，且各衍射峰峰位未发生偏移，说明未生成固溶体。球磨后颗粒的棱边结构消失，大颗粒表面吸附着粒径小于10 nm的颗粒，表明TiO_2颗粒表面存在部分MoS_2量子点与其构成混合维度异质结。球磨后的MoS_2在634 nm(1.95 eV)处出现较弱的荧光峰，与TiO_2制备成异质结后荧光强度增强。随着MoS_2量子点负载量的增加，荧光峰越来越强且发生红移。当MoS_2量子点负载量为30%时，异质结的荧光性能最优。为后续基于MoS_2量子点/TiO_2混合维度异质结的制备及其荧光性能增强的途径提供新思路。
2024年11期 v.43;No.393 1306-1310页 [查看摘要][在线阅读][下载 335K] [下载次数：178 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 漆世锴;李云;张琪;王宇;曾伟;
为了提高医疗加速器用磁控管阴极的热发射能力，并延长其使用寿命，采用稀土氧化物La_2O_3分别掺杂IVB族难熔金属氧化物ZrO_2/HfO_2来制备热电子发射活性物质。通过球磨、等静压压制、高温固相烧结等一系列工艺处理后，最终成功合成了La_2Zr_2O_7和La_2Hf_2O_7两种新型活性物质，并首次以该活性物质来制备高温稀土镧盐陶瓷阴极。最后对阴极的热电子发射特性进行了对比研究。结果表明，当工作温度为1600℃(亮度温度),阳极电压为300 V时，La_2Zr_2O_7和La_2Hf_2O_7阴极的热发射电流密度分别为2.03和1.24 A/cm~2。根据Richardson直线法求得阴极的绝对零度逸出功分别为0.97和1.52 eV。寿命试验结果显示，当直流负载为0.5 A/cm~2时，阴极的寿命分别超过3100和7000 h。最后，利用SEM、XRD、EDS等设备对阴极的表面微观结构、活性物质化学结构、元素成分及含量等进行了分析。结果表明，氧空位的生成是提高稀土镧盐陶瓷阴极热发射能力的主要原因。
2024年11期 v.43;No.393 1311-1317+1325页 [查看摘要][在线阅读][下载 663K] [下载次数：76 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 王莉;季静欣;柯杰曦;罗建强;陈春梅;周建文;闫宋楷;冯哲圣;
为实现全印制柔性射频微带线(RF MSLs)在应用中的相位可调特性，通过引入分子链柔顺性好的聚醚胺D-230固化剂，开发了一种可靠性较高的相位调制胶，探究了该相位调制胶的相位调制机理、可靠性以及对柔性射频微带线性能的影响。结果表明，所制相位调制胶具有良好的介电性能、机械性能、热稳定性和较低的吸水率，其中介电常数和介电损耗在1～4 GHz频段内分别小于2.5和2.2。在此基础上，通过在印刷制备的RF MSLs表面铜导线上微量(约1 mg)涂敷相位调制胶，成功实现了微带线的相位可调功能，在4 GHz下的相位滞后值为14.1°。该工艺成本低廉、操作灵活，无需外设刚性移相器或移相网络，即可实现相位的灵活调制，为柔性射频器件的相位一致性调节提供了新思路。
2024年11期 v.43;No.393 1318-1325页 [查看摘要][在线阅读][下载 572K] [下载次数：63 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 窦文涛;陈已丰;张子扬;何志伟;兰欣;
Cu_3Sn/Cu界面是焊点的重要组成部分，界面附近聚集的柯肯达尔空洞在拉伸载荷作用下很可能产生微裂纹，进而引发焊点断裂失效。通过分子动力学方法研究了热力耦合场作用下应变率和温度对Cu_3Sn/Cu界面力学性能的影响。研究结果表明：应变率较低时，Cu_3Sn/Cu界面的塑性变形更明显，高应变率范围内则是以弹性变形为主，拉伸过程中无明显的屈服点。在300～450 K温度下，等效弹性模量、屈服强度和拉伸强度极限均随应变率的增大而增大。温度较高时，Cu_3Sn/Cu界面表现为塑性变形，而在较低温度下，材料更可能表现为弹性变形。在0.0005～0.05 ps~(-1)应变率范围内，等效弹性模量、屈服强度和拉伸强度极限均随温度的升高近似线性减小。
2024年11期 v.43;No.393 1326-1333页 [查看摘要][在线阅读][下载 795K] [下载次数：117 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 张振;汪友华;刘成成;武仕朴;张世伟;
为更好地对电工装备进行设计优化，准确高效求解不同工况下材料的磁芯损耗，搭载了基于环形样件法的磁特性测试平台，对软磁复合材料(SMC)在不同工况下的磁特性变化进行了测量与分析。通过建立三维模型和引入修正系数准确模拟了SMC在实际工况下的磁芯损耗，对比了三维模型计算结果与实验测量结果，通过引入相对平均误差对计算结果进行了误差分析。结果表明，SMC在交直流混合激励下对磁芯损耗影响较小，较硅钢片有更稳定的性能；在谐波工况下随着谐波含量和阶次的增加，磁芯损耗随之增加，受谐波相位影响较小；在不同温度工况下，随着温度的升高，磁芯损耗在降低。模型计算结果与测量结果相吻合，较现有模型误差明显减小，总体误差在6%以下，满足精度要求。
2024年11期 v.43;No.393 1334-1344页 [查看摘要][在线阅读][下载 1137K] [下载次数：278 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：2 ] - 翟茂欣;倪屹;时广轶;余未;
为提高双面塑封BGA焊点的热可靠性，利用有限元分析法和Darveaux疲劳寿命模型分析了温度循环载荷下BGA焊点的应力应变分布及疲劳寿命。基于田口试验研究了上层、下层塑封料的高度及热膨胀系数对BGA焊点可靠性的影响，对焊点疲劳寿命进行初步优化，最后针对不同的下层塑封料尺寸对焊点热疲劳寿命的影响做了进一步的研究及优化。结果表明，上下层塑封料的高度和热膨胀系数越小，焊点的疲劳寿命越高，而下层塑封料对BGA焊点的覆盖不利于焊点的热可靠性。经两次优化后焊点的疲劳寿命为177次循环，是优化前的5.71倍。
2024年11期 v.43;No.393 1345-1351+1360页 [查看摘要][在线阅读][下载 484K] [下载次数：347 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 李峥;谭庶欣;袁永斌;西振南;张文博;
模数转换器(ADC)是集成电路中重要的模块之一，借助MATLAB和Cadence Virtuoso工具并综合考虑面积、功耗和精度设计ADC。使用GSMC 130 nm CMOS工艺设计一款应用于温度传感器的Sigma-Delta调制器。为了提高调制器的精度，采用全差分运算放大器，FLASH ADC作为多位量化，并使用DEM校准技术减小电容失配影响。该调制器结构采用三阶四位量化，信号带宽为2 kHz,采样频率为256 kHz。仿真结果表明，在3.3 V电源电压下，调制器整体功耗为2.8 mW,核心电路版图面积为0.23 mm~2,有效位数(ENOB)达到16.84 bit。
2024年11期 v.43;No.393 1352-1360页 [查看摘要][在线阅读][下载 1254K] [下载次数：358 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 韩雪云;付成豪;马中军;彭培东;乔磊;
螺栓是土木工程和建筑项目不可或缺的一部分，其确保安全紧固的特性对保持结构完整性至关重要。介绍了一种新型可拆卸应变传感器，该传感器基于环形弯曲重叠贴片谐振器进行设计，用于检测螺栓是否松动。螺栓的旋转运动会影响谐振器外环和内环之间的重叠，从而使天线的谐振频率升高或降低，以此有效地反映螺栓的紧固状况。深入探讨了传感器的工作原理和性能指标，确定了谐振频率沿传感器纵轴的基线偏移，并对明显和微小的螺栓松动角度进行了监测，线性相关程度R值分别为0.9976和0.9904。与平面传感器相比，本文所提出的传感器具有更高的线性相关性和灵敏度(6.6 MHz/(°))。此外，该传感器还避免了平面螺栓角度传感器因上下基板之间的间隙而导致频率偏移减小的问题。
2024年11期 v.43;No.393 1361-1369页 [查看摘要][在线阅读][下载 918K] [下载次数：154 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 李亚洁;张志英;荣凯超;安然然;李莉;
为了解决水下传感器的持续供能问题，设计了一种基于流致振动的嵌套圆管压电俘能结构。通过流-固-电耦合模型的建立及数值模拟，研究了压电材料工作模式、形状、支撑体结构、流速以及阻流体与俘能结构中心间距对振动和压电性能的影响。结果表明，该结构在横流和顺流方向均可产生振动，其中剪切模式(d_(15))下，压电材料的开路电压最高。两个俘能结构在顺流方向串列时压电性能最佳。当流速为1.1 m/s,中心距为俘能结构圆管直径的3倍时，上下游俘能结构最大电压分别为48.22和52.47 V,分别是单俘能结构输出电压的4.05和4.41倍。水循环实验验证了该压电俘能结构将振动能转化为电能的有效性。
2024年11期 v.43;No.393 1370-1377页 [查看摘要][在线阅读][下载 599K] [下载次数：154 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 李征洋;孙江;李琴鹏;黄强;罗章成;
为了降低带隙基准的温度系数，提高电源抑制比(PSRR),设计了一种具有高阶温度补偿的高PSRR带隙基准。提出了一种基于双极性晶体管(BJT)温度系数工作的曲率补偿电路，产生高阶温度系数为正的补偿电流，对传统带隙基准中BJT的高阶温度系数进行补偿，使带隙基准实现更低的温漂特性。同时使用了内建电压源的结构，利用负反馈提高带隙基准的PSRR。基于SMIC 0.18μm BCD工艺，完成了电路的设计。仿真结果表明，所设计的带隙基准在-40～125℃的温度范围内，温度系数仅为0.43×10~(-6)/℃;同时，低频时的PSRR为-95.1 dB。
2024年11期 v.43;No.393 1378-1382页 [查看摘要][在线阅读][下载 714K] [下载次数：353 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 王进军;冯岩;李梓腾;张世奇;段玉博;
针对传统带隙基准不能满足温度传感器高性能需求问题，在电压模带隙基准的基础上，采用SMIC018工艺设计一种可用于温度传感器中的低温漂高电源抑制比带隙基准电压源。利用BJT管电流放大倍数β与温度呈近似线性关系的特性，通过在双极型晶体管的基极到地之间增加一个电阻，实现温度的二阶曲率补偿，降低温漂系数。与现有的二阶温度补偿技术相比具有结构简单、功耗低、补偿效果更理想的优点。同时采用PSRR(Power Supply Rejection Ratio,电源抑制比)增强电路和RC滤波电路，以提高带隙基准电压源的电源抑制比。仿真结果表明，补偿前的温漂系数为9.786×10~(-6)/℃,补偿后的温漂系数为3.03×10~(-6)/℃。低频时电源电压抑制比为-104 dB,全频段范围内(1 Hz～1 GHz)PSRR可实现100 dB以上，功耗仅为0.039 mW。该基准源可应用于对温漂和PSRR要求较高的温度传感器芯片中。
2024年11期 v.43;No.393 1383-1389页 [查看摘要][在线阅读][下载 679K] [下载次数：691 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 金爱娟;朱婷;李少龙;
为了解决SiC MOSFET在高频电力电子应用中的高功率损耗问题，并优化其开关性能，提出一种多谐振栅极驱动电路。该驱动电路利用能量回馈的思想，设计一个多谐振滤波网络进行高阶谐波滤波和回收输入电容中的能量，通过控制三极管的通断将栅源电压钳位在+15 V和-5 V的期望电压，旨在减少驱动电路从电源中获取能量，避免误触发问题，以及提高SiC MOSFET开关过程的效率。LTspice仿真结果显示，与传统栅极驱动电路和其他普通谐振栅极驱动电路相比，所提多谐振栅极驱动电路的功率损耗分别降低了50%和30%,同时加快了SiC MOSFET的开关速度。所提驱动电路具有一定的实用价值，有利于电力电子行业的发展。
2024年11期 v.43;No.393 1390-1398+1405页 [查看摘要][在线阅读][下载 881K] [下载次数：215 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 王帅;李鑫;刘仁创;
为了降低紧凑微带天线之间的电磁耦合，提出一种简单的低剖面解耦结构，结构由两天线之间的微带-短路探针结构与缺陷接地结构组成。然后，基于同向异向的模式抵消方法，阐述了解耦结构的工作原理。进而，分析了E平面紧邻天线之间电场的耦合模式以及解耦结构对其电场分布的影响。在天线相邻边缘间距为0.054λ(λ是中心频率在自由空间中的波长)的条件下，验证所提方案的有效性。测试结果表明，设计天线在3.03～3.28 GHz的匹配带宽内天线的隔离度提高了10 dB以上，中心频率处的隔离度为47.28 dB,并且包络相关系数低于0.025。该解耦结构简单有效，占用空间小，具有低剖面，抑制耦合能力强，不仅可以增加天线工作带宽，同时具有稳定的辐射性能。
2024年11期 v.43;No.393 1399-1405页 [查看摘要][在线阅读][下载 940K] [下载次数：109 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] - 刘阳;袁和平;陈译;何堤;林岚杰;
在半导体加工领域，快速热退火(Rapid Thermal Annealing, RTA)工艺是提升绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)电学性能的有效方式之一，但会导致杂质再扩散现象严重、晶格修复不完整、机械性能下降等缺陷。为解决以上问题，通过非熔性脉冲激光退火工艺，研究了激光波长分别为193,248,308,532 nm对IGBT温度场、杂质浓度、结深和电学性能的影响。与RTA工艺相比，非熔性脉冲激光退火后的IGBT杂质分布均匀，结深和电学性能得到明显优化；其中193 nm的短波长脉冲激光退火后的IGBT性能提升最为明显，饱和集电极电流提升了10.99%,导通压降和结深分别降低了4.05%和12.26%。结果表明，在以上几种波长中，193 nm的短波长脉冲激光是制备超浅结IGBT的最佳选择，该研究可为激光退火IGBT提供技术支持。
2024年11期 v.43;No.393 1406-1411+1417页 [查看摘要][在线阅读][下载 473K] [下载次数：90 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]