- 房玉龙;李帅;芦伟立;王健;李建涛;王波;
随着10 k V及以上超高压碳化硅(Si C)功率器件在柔性输电等领域的需求增长,开发低位错、低缺陷密度、长少子寿命的厚外延材料成为关键挑战,是当前Si C材料研究的核心问题。基于单片水平式Si C外延设备,通过引入双界面调制缓冲层外延生长技术,成功实现了对缓冲层与衬底及漂移层之间界面应力的调控,显著降低了外延片基平面位错密度,结合漂移层生长速率、缓冲层工艺以及C/Si比的协同优化,显著提升了4H-Si C厚外延材料的性能。实验结果表明:优化后的缓冲层工艺通过渐变掺杂设计有效调控界面应力,将基平面位错密度从1.5 cm~(-2)降至0.07 cm~(-2);同时,通过将生长速率提升至70μm/h并优化C/Si比至0.85,成功制备了厚度100μm、掺杂浓度2.5×10~(14)cm~(-3)的高质量外延层,原生少子寿命均值达1.76μs,材料均匀性及表面缺陷密度均满足10 kV以上超高压器件耐压区需求。
2025年06期 v.62;No.577 26-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1532K] [下载次数：38 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 吴帅琦;何常德;孙帅文;柴翰驰;罗梦珂;张文栋;
电容式微机械超声换能器(CMUT)具有频带宽、成本低、易于与电路集成等优点,在超声环形阵列的构建中展现出独特优势,在医学成像领域有广泛的应用潜力。基于自主研制的一种CMUT环形阵列结构,设计并搭建了多通道超声成像系统。该系统设计了以现场可编程门阵列(FPGA)为主控的32通道超声收发板卡,采用PXIe高性能模块化设计,通过N张板卡实现32×N个通道的脉冲发射与超声回波采集,且支持最低几百k Hz至最高65 MHz的采样率,适配不同CMUT的中心频率。通过对亚克力圆柱体进行成像测试,表明系统具有良好的性能。该系统具有可扩展的模块化硬件结构与高度灵活的参数配置方案,为基于CMUT的多通道医学超声成像系统的实际应用提供了技术支撑。
2025年06期 v.62;No.577 33-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1818K] [下载次数：24 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张厚博;崔璐;王媛媛;马汉超;
设计了一种高能量微片激光光源。其利用808 nm激光器作为泵浦源,采用掺钕钇铝石榴石/掺铬钇铝石榴石(Nd∶YAG/Cr∶YAG)键合晶体作为激光系统的增益介质和被动调制元件,实现1 064 nm激光输出。通过设计仿真,确定键合晶体的饱和吸收体初始透过率、谐振腔长度和输出镜反射率参数。将泵浦源、键合晶体等元件进行集成封装组成光学系统,通过实验测试,最终获得了3 ns脉宽、1 k Hz重频、208.7μJ能量的脉冲激光输出。
2025年06期 v.62;No.577 41-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1581K] [下载次数：40 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 杜成明;南思琪;张婕;
以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为支撑材料,棕榈酸(PA)、硬脂酸(SA)为相变材料,石墨(GP)为导电填料,制备了一种常温型正温度系数(PTC)复合材料EVA/PA/SA/GP。采用差示扫描量热仪(DSC)对复合材料进行热分析,采用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对相变材料和支撑材料之间的结合方式进行了研究。研究结果表明:相变材料与支撑材料之间只有物理吸附,并未产生新的化学结构。当GP质量分数为10%,EVA/PA/SA质量分数比为5∶4∶1时,复合材料的PTC强度达到约3.86,且在3次加热/冷却循环后,其阻值基本保持不变。通过调控PA与SA的比例以及GP质量分数,可将复合材料的居里温度点控制在45～55℃范围内。在一定的加热功率下,复合材料能够将温度控制在50℃以下,同时随着加热功率的增加,复合材料能够将温度控制在一定范围内,展现出自调节性能。
2025年06期 v.62;No.577 48-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 2407K] [下载次数：42 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 于传军;王鹏博;刘东静;袁启彬;过浙锋;蓝宏鑫;
提升散热性能对于高功率碳化硅器件可靠性至关重要,采用非平衡分子动力学方法研究石墨烯/碳化硅异质结构的传热特性,重点探讨温度、热流方向和界面尺寸对界面热导的影响。研究发现,不同温度下石墨烯/4H-SiC异质结构的界面热导始终大于石墨烯/3C-SiC的界面热导。当温度从300 K增加到800 K时,石墨烯/4H-SiC结构的界面热导从0.352 4 GW/(m~2·K)升高到0.583 4 GW/(m~2·K)。通过计算声子态密度(PDOS),分析认为温度升高使得PDOS重叠面积增加,声子的匹配数量增加,声子耦合增强。研究表明,改变热流方向对石墨烯/碳化硅异质结构的界面热导性能并未产生显著影响。当碳化硅层数增加时,界面热导由8层时的0.299 4 GW/(m~2·K)减小到28层时0.087 5 GW/(m~2·K)。当石墨烯层数由1层增加到5层时,界面热导由0.299 4 GW/(m~2·K)减小到0.072 3 GW/(m~2·K)。分析认为增加层数使异质结构声子局域化增加,导致界面声子热输运受阻。研究结果可为碳化硅器件热传输特性的调控提供参考,为优化异质界面器件设计提供理论依据。
2025年06期 v.62;No.577 58-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1615K] [下载次数：171 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 王旦旦;雷程;闫施锦;冀鹏飞;梁庭;
通过有限元仿真分析,研究了压敏电阻排布对压力传感器输出特性的影响。使用COMSOL软件对传感器芯片进行了力电耦合分析,重点对比了在相同形状的膜片上将压敏电阻位置按常规排布和经过改进后排布时的输出特性差异,同时对比了不同形状膜片(方形膜、圆形膜、E型膜)上压敏电阻位置优化的趋势及其对输出特性的改善效果。通过对比分析发现,压敏电阻位置的优化能够显著提高传感器的输出电压和灵敏度,最小提升达到29.07%,最大提升可达到45.92%。此外,仿真结果还表明,压敏电阻位置的优化趋势普遍指向应力集中区域,特别是膜片的边缘和固支连接处,将压敏电阻布置于应力集中的区域能够显著改善传感器的响应性能。这项研究为进一步提升压力传感器的输出特性提供了理论依据和设计参考。
2025年06期 v.62;No.577 66-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1310K] [下载次数：81 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘昊东;仝召民;
为了实现对高体积分数二氧化碳(CO_2)的检测,以二乙基锌(DEZ)和去离子水作为前驱体,在自主设计的叉指电极上利用原子层沉积(ALD)技术沉积氧化锌(ZnO)纳米薄膜,研究了其薄膜特性,并制作了气体传感器。通过研究不同沉积参数和后处理参数对传感器性能的影响,表明Zn O纳米薄膜在具有(002)优选取向、高氧空位占比和5 nm厚度下,可实现对于高体积分数CO_2的快速检测。制备的气体传感器在0.25%～2%的CO_2体积分数下,响应时间的最高值和最低值分别为14和6.4 s,相较于传统光学传感器和同类型传感器,响应时间均有所缩短,且在保持快速响应的同时保持了较好的灵敏度。此外对气敏反应机理进行了分析探讨。
2025年06期 v.62;No.577 74-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 1366K] [下载次数：64 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 胡郑蕊;李山;刘少敏;刘友江;王晗;徐椿景;魏健辉;陈池来;
提出了一种基于玻璃通孔(TGV)高场不对称波形离子迁移谱(FAIMS)分析器结构,研制出微型化、低噪声FAIMS气体传感器,并对其环境噪声屏蔽和气体检测性能进行了测试。研究结果表明,通过垂直引线的屏蔽电极设计,该传感器的检测基线噪声低至16 f A,具有良好的噪声屏蔽性能。选择典型挥发性有机物乙苯作为测试样品,评估了FAIMS气体传感器的响应特性,并获得了乙苯的谱图和响应曲线。在体积分数为1.3×10~(-6)的乙苯环境中,该传感器的响应时间为0.74 s,恢复时间为0.55 s,表现出快速、可重复性和高稳定性的响应特性。此外,分别探讨了相对湿度、乙苯体积分数(0.033×10~(-6)～1×10~(-6))与信号强度之间的关系。实验结果表明,信号强度随着相对湿度的增加而降低,并与气体体积分数呈现良好的线性关系,拟合线性系数达到98.8%。FAIMS气体传感器对乙苯的检测限为0.034×10~(-6),展现出高灵敏度和优异的检测性能。
2025年06期 v.62;No.577 82-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1727K] [下载次数：97 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 林宇飞;苏诗荐;戴厚德;
胶囊机器人因其无创、无痛等特点在胃肠道疾病诊疗中展现出广阔的应用前景,基于永磁场的定位技术凭借其高精度与适应性,在胶囊的体内定位应用中备受关注。然而,复杂手术环境中普遍存在的铁磁物质及外来磁源,会引发硬铁、软铁效应,严重影响定位精度。为此,提出了一种融合Huber加权算法与动态初值策略的磁定位方法。首先,通过Huber核函数对可能受干扰的传感器测量值进行差异化处理,削减异常测量数据的权重;其次,通过动态初值策略降低算法对初值的敏感度。这些改进措施使算法在硬铁、软铁及其复合干扰等多种场景下,能够有效抑制异常测量导致的定位误差。实验结果表明,该方法在不同强度和类型干扰下均能获得稳定且高精度的定位结果,优化后定位误差均可控制在2 mm以内。与标准Levenberg-Marquardt (LM)算法相比,本方法的定位精度最高提升约56.69%,为复杂磁场环境下实现高精度且具有强鲁棒性的磁定位提供了一种可行方案。
2025年06期 v.62;No.577 89-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1739K] [下载次数：56 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 杨翊;潘艳桥;汪方杰;王熙龙;孙月;张峰;
提出一种基于近场静电纺丝自对准堆叠,并辅以选择性电镀铜的制造方法,实现高深宽比嵌入式柔性透明电极结构的制备。研究了峰值脉冲电压、脉冲电压频率和基底移动速度对纺丝自对准能力的影响规律。实验结果表明,当峰值脉冲电压为1 600 V、脉冲电压频率为1 200 Hz、基底移动速度为20 mm/s时,基底纤维线宽相对较小,纤维自对准效果最佳。最后通过参数验证,使用此工艺参数成功制备出14 mm×14 mm网格的嵌入式柔性透明电极,线宽小于12μm,间距1 mm,堆叠层数40层,深宽比高达3.33,方阻约为0.146Ω/□,可见光波段透光率(波长550 nm处)为85.9%,品质因数(FoM)达到16 352,为高深宽比嵌入式柔性透明电极制造提供了新的途径。
2025年06期 v.62;No.577 99-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1624K] [下载次数：28 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 居倩;姜健康;朱军辉;汝长海;
在精密工程中,纳米定位平台具有关键作用,然而,定位精度不足仍然是限制其在高精度应用场景中进一步发展的主要障碍。通过实验测试,揭示了纳米定位平台迟滞特性导致的运动非线性现象。针对传统Bouc-Wen模型对于迟滞曲线建模精度不佳的情况,采用了非对称BoucWen (ABW)模型,并利用粒子群优化(PSO)算法进行参数辨识。与传统模型相比,改进模型的均方根误差和最大误差分别降低了58.09%和39.73%。在此基础上,进一步采用前馈-自适应模糊比例积分微分(PID)控制方法来提高系统的控制精度和跟踪性能。经实验验证,实际轨迹与期望轨迹的均方根误差和最大误差分别减小至1.095和4.706 nm,与前馈-PID控制方法相比分别降低了94.77%和97.41%,证明了其在抑制迟滞特性和提高定位精度方面的有效性。
2025年06期 v.62;No.577 107-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 2272K] [下载次数：28 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 陈丝雨;陈冬冬;王晓峰;潘岭峰;黄永忠;
与传统的快速热退火(RTA)相比,激光退火(LA)具有作用时间极短及范围可控等优势,并可通过调节激光参数,实现可控的退火效果。采用不同波长、脉宽和能量密度的激光束对Ni-SiC样品进行退火处理,探讨了在欧姆接触形成过程中,这些参数对方块电阻-能量密度(Rs-ED)曲线、样品形貌以及表面粗糙度的影响,分析了欧姆接触形成的机理。研究发现,金属Ni对351 nm波长激光的吸收率高于对527 nm波长激光的吸收率,在351 nm波长激光退火过程中,Ni-SiC材料在较低的能量密度下便可以充分吸收和利用激光能量形成欧姆接触,退火后表面出现了微弱变色,对后续晶圆背面金属沉积工艺的影响较小。
2025年06期 v.62;No.577 118-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 2721K] [下载次数：85 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张晓东;韩志国;赵琳;许晓青;李锁印;吴爱华;
作为表征晶圆薄膜厚度的精密测量仪器,光谱型椭偏仪通过计算薄膜参数与偏振态的关系,实现薄膜厚度的高精度测量。为验证光谱型椭偏仪测量微米级薄膜厚度的准确性,对基于半导体工艺的开放型膜厚样板制备技术进行了研究。通过优化工艺参数实现对膜厚均匀性、粗糙度的精准化控制,研制出了1～3μm开放型膜厚样板。样板测量结果显示:提出的制备技术可将膜厚均匀性控制在1 nm以内。此外,为简化测量模型复杂度并提高计算效率,将四相结构模型简化为等效结构模型,即将硅衬底上的多层结构整合为单一等效层进行表征。通过对比四相结构模型和等效结构模型的差异性,建立了基于光谱椭偏的微米级薄膜厚度测量方案。采用两种测量模型对1～3μm膜厚样板分别进行测量,结果表明:两种测量模型的测量偏差在0.8 nm以内。最后,进行计量型原子力显微镜和光谱型椭偏仪的测量对比实验,测量结果具有很好的一致性,进而证明开放型膜厚样板通过计量型原子力显微镜测量台阶高度的方式溯源到激光波长的方案有效。
2025年06期 v.62;No.577 128-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 1419K] [下载次数：38 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] 下载本期数据