- 申欣欣;陆畅;张斌珍;段俊萍;
研制了一种可应用于6G通信系统的W波段腔体带通滤波器。与传统的直接耦合带通滤波器相比，该滤波器通过引入两个基于TE_(301)模式的单线态结构，分别在通带两端产生两个传输零点，从而增强了滤波器阻带抑制性能。通过调整谐振腔尺寸，可以实现对传输零点的独立控制。利用电磁仿真软件对滤波器材料对插入损耗及时延的影响进行了仿真分析。该波导带通滤波器采用UV-LIGA工艺进行加工制作并测试。测试结果表明，该滤波器的中心频率为94 GHz,-3 dB分数带宽为25.8%,插入损耗小于2 dB,阻带抑制最大可以达到-65 dB,验证了滤波器设计与制备方法的可行性。
2022年11期 v.59;No.546 1162-1168页 [查看摘要][在线阅读][下载 1454K] [下载次数：286 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 林琳;王保志;赖丽燕;李以贵;
利用波长1 064 nm光纤激光加工设备，制备了不同有效长度压电悬臂梁锆钛酸铅(PZT)压电振动能量采集器。研究了该PZT-Cu压电悬臂梁能量采集器的应力分布以及频率-电压关系，探讨了不同PZT布置长度对能量采集器的谐振频率、输出电压、最优负载以及归一化能量密度的影响。仿真分析结果显示，压电材料的宽度、压电层厚度以及悬臂梁总长均会对能量转换效率产生影响。因此进一步改进压电悬臂梁微压电能量采集器的结构设计，从而提高能量转化效率，并进行了实验验证。实验结果表明，PZT沿径向布置长度约为7 mm(即PZT布置长度/悬臂梁总长=7/32)时，该压电能量采集器能量转化效率最优，与仿真结论基本吻合。研究结果为压电能量采集器的结构优化提供了一种可靠的方案。
2022年11期 v.59;No.546 1169-1176页 [查看摘要][在线阅读][下载 1788K] [下载次数：226 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：1 ] - 祁俊霞;张玉东;徐献忠;邱京江;卫荣汉;
基于微流体在锥形通道内流动的非对称性，设计并制作了一种电磁力驱动的扩散管/汇聚管型无阀微泵，该微泵主体部分由嵌有微型线圈的聚二甲基硅氧烷(PDMS)振动膜和含有微米级锥形管的泵体组成。当在微型线圈中通入交流电信号，线圈中会产生周期性变化的磁场，与外部永磁体产生的恒定磁场相互作用产生振动，并带动PDMS振动膜往复运动。为了提高微泵的泵送性能，将30个锥形管并排连接到泵腔和微泵的进出口处。之后对制备的微泵的性能进行测试，分析了泵送气体的方向，并探究了驱动电压幅值和驱动频率对泵送气体体积流量的影响。测试结果表明，所设计的无阀微泵能够向锥形通道的扩散方向泵送气体，且随着驱动电压和驱动频率的增大，泵送气体体积流量增加。
2022年11期 v.59;No.546 1177-1183页 [查看摘要][在线阅读][下载 1229K] [下载次数：279 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 刘尧;张鑫杰;朱行杰;陈亚伟;韩帅;
研制了一种L形截面螺旋微流道结构的惯性微流控芯片，并基于数值模拟和实验测试的方法研究了粒径6μm的聚苯乙烯粒子在微流道中的惯性聚焦效应。通过分析粒子运动轨迹的荧光图谱和对应的荧光强度曲线，发现随着粒子溶液体积流量增加至200μL/min及以上时，绝大部分粒子逐渐聚焦至微流道内壁面附近的平衡位置，形成宽约18μm的粒子聚焦带。此外，发现该微流道存在800μL/min的体积流量阈值，当粒子溶液体积流量超过阈值时，部分粒子会聚焦至靠近微流道中心处的平衡位置，从而形成另一束宽约9μm的粒子聚焦带。进一步研究粒子的双聚焦平衡位置沿螺旋微流道长度的变化规律，发现起初两束粒子聚焦带分别位于内外两侧矩形微流道中，此后会随运动距离的增加逐渐变窄，并向微流道内侧迁移，尤其当粒子运动至流道第8圈时，外侧矩形微流道的粒子将被内侧强二次流漩涡逐步拖拽至内侧微流道中，并被束缚于内壁面附近。上述研究结论可为深入研究复杂结构微流道中粒子的惯性聚焦机理提供重要参考。
2022年11期 v.59;No.546 1184-1190+1210页 [查看摘要][在线阅读][下载 1889K] [下载次数：201 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 许泰普;戴胜平;张忠强;程广贵;丁建宁;
研制了一种电容式柔性三轴触觉传感器，其介电层由Mold Max 25硅胶材料制作而成，并且其表面具有金字塔形微阵列结构。该传感器具备检测三维力的能力，其在X轴(在0～0.8 N内)、Y轴(在0～0.8 N内)和Z轴(在0～0.6 N内)三个方向的力检测灵敏度分别约为56.47%/N、53.45%/N和90.39%/N,加载力和卸载力的响应时间均在60 ms以内，并且三维力检测平均误差为10.4%±5.5%。其高灵敏度主要归因于介电层的金字塔形微结构以及硅胶材料较低的压缩模量。搭建的电容阵列扫描测量系统能够监测阵列中各单元的电容变化并实时检测物体所处的位置。实验结果表明，该电容式柔性三轴触觉传感器在机器人技术以及可穿戴设备领域具有潜在的应用价值。
2022年11期 v.59;No.546 1191-1198页 [查看摘要][在线阅读][下载 1541K] [下载次数：879 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：2 ] - 赵龙;仇茹嘉;孙峰;王鑫;王丽君;陈嘉;
将氮-空穴(NV)色心磁传感器应用到电流测量中，利用NV色心的高精度磁测量特性来实现高精度的电流测量。使用固定微波频率、测量荧光强度修正频率差的方法来测量NV色心的共振频率，从而算出磁场强度和电流幅度。使用上述方法测量幅度500 A以下、50 Hz的交流电流，可以在10 kHz的采样率下实现0.3%的测量精度，具有一定实用价值。测试中发现，NV色心磁传感器与校验电路之间的采样不同步，从而会引入测量误差，这是目前误差的主要来源。下一步的开发中将增加触发测量功能，以改善采样的同步时间精度，从而提升电流测量精度。
2022年11期 v.59;No.546 1199-1204页 [查看摘要][在线阅读][下载 1295K] [下载次数：542 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：2 ]
- 祝敏;崔建功;余亚鑫;楚晓霞;张国军;杨玉华;王任鑫;何常德;张文栋;
针对二氧化硅波导腔在倏逝波传感领域的应用，研制了一种微槽式二氧化硅光波导微环谐振腔结构。基于耦合模理论，分析了微槽式二氧化硅光波导微环谐振腔的传输特性和特征参量，优化了结构参数。采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术进行了器件的加工。搭建了测试系统并对制备得到的谐振腔进行品质因数(Q)测试以及声传感测试。测试结果表明，Q值可达1.69×10~6,在1 kHz、5 Pa的声压下，信噪比可达22.975 dB。相较于传统的掩埋式微环谐振腔结构，此设计的微槽式微环谐振腔倏逝场效应更强，在倏逝波传感领域有着更好的应用潜力。
2022年11期 v.59;No.546 1205-1210页 [查看摘要][在线阅读][下载 1323K] [下载次数：358 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：1 ] - 张文磊;马志涛;孙永娇;潘跃德;李刚;胡杰;
氧化铁以其优异的理论比电容、大电压窗口和低成本等优势被广泛用于超级电容器的电极材料。然而，当前氧化铁电极的制备主要以不锈钢片或者泡沫镍为基底，很难与传统硅基微加工工艺相兼容，制约了其在微型超级电容器与便携式电子设备中的应用。为实现氧化铁材料与传统微纳加工方法的结合，在硅基底上依次进行钛集流体的沉积、氧化锌纳米棒的生长，并通过浸泡氯化铁溶液对氧化锌纳米棒进铁化的方法成功加载了氧化铁材料。实验中通过改变铁化的时间，研究了硅基氧化铁表面形貌、化学组分与电化学性能。通过三电极体系进行的电化学测试表明，在1.0 mol/L的硫酸钠电解质和1 mA/cm~2的电流密度下，硅基氧化铁的比电容为94.2 mF/cm~2,1 000次充放电循环后电容保持率为70.8%。此方法为制备高性能硅基微型超级电容器提供了新的思路和解决方案。
2022年11期 v.59;No.546 1211-1217页 [查看摘要][在线阅读][下载 1496K] [下载次数：167 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 石树正;马立勇;王占英;
采用原子层沉积(ALD)技术在200℃下制备了不同厚度的氧化铝薄膜，并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱仪(EDS)和原子力显微镜(AFM),对薄膜的晶相、组分以及形貌结构进行测试分析，利用光谱椭偏仪采用Forouhi-Bloomer(F-B)色散模型分析了波长300～800 nm内薄膜结构和光学特性。实验结果表明，氧化铝薄膜为非晶态结构，氧和铝原子数之比维持在5左右；薄膜表面光滑无裂纹，粗糙度稳定在1.5 nm左右。随着薄膜厚度的增加，折射率和消光系数均增大，这主要是薄膜厚度增加时，薄膜层内空气的体积分数减小和a-AlO_x密度提升所致。F-B拟合厚度与SEM测试结果基本一致，ALD制备的α-AlO_x薄膜的生长速率约为每循环0.1 nm, F-B模型获得的粗糙度更小(约为0.5 nm)。α-AlO_x薄膜光学性能优异且利用ALD易于制备，可为研究其他类似的氧化物提供参考。
2022年11期 v.59;No.546 1218-1225+1241页 [查看摘要][在线阅读][下载 1612K] [下载次数：748 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：2 ] - 王曹;刘启慧;程建功;陈浩;武震宇;
金刚石中的氮空位(NV)色心具有极佳的量子性质,并且对温度和磁场敏感,为温度与磁场的精密测量提供了新的解决方案。提出一种基于金刚石NV色心的温度和磁场同步测量方法。NV色心自旋塞曼劈裂能级随温度同向移动、随磁场反向移动。通过对劈裂能级同时进行光探测磁共振探测,并结合频率调制解调技术,实现了对温度和磁场的同步测量。自旋双共振系统的3 d B带宽为1 k Hz。在激光功率400 m W、自旋劈裂能级对的驱动微波功率分别为30 d Bm和35 d Bm时,温度灵敏度和磁灵敏度分别约为■。温度测量对磁场的隔离度约10 d B。该技术为大动态范围温度与磁场的同步测量提供了解决方案。
2022年11期 v.59;No.546 1226-1233+1241页 [查看摘要][在线阅读][下载 1661K] [下载次数：320 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：2 ] - 吴翔;高嘉庆;屈小勇;李跃恒;刘洪东;
为进一步提升n型叉指背接触(IBC)太阳电池的光电转换效率，采用激光掺杂方式形成选择性背表面场结构，研究了磷扩散和激光掺杂工艺对IBC太阳电池钝化性能和接触性能的影响。实验结果表明，在磷扩散的沉积和退火阶段均通入POCL_3,且退火温度为680℃、激光掺杂功率为30 W时，重掺杂区域的隐开路电压平均值能够保持在695 mV,暗饱和电流密度为17 fA/cm~2。未激光掺杂区域的隐开路电压平均值达到715 mV,暗饱和电流密度为10 fA/cm~2。在面积为274.15 cm~2的n型单晶硅片上制备的IBC太阳电池最高光电转换效率达到24.37%,平均光电转换效率达到24.25%,对应的短路电流为11.661 A,开路电压为0.701 V,填充因子为81.33%。
2022年11期 v.59;No.546 1234-1241页 [查看摘要][在线阅读][下载 1271K] [下载次数：295 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]