- 田阗;马德福;尹欢;朱明奎;苏言杰;
通过四氯金酸(HAuCl_4)对(6,5)手性的半导体性单壁碳纳米管(sc-SWCNT)进行Au修饰，并基于纳米复合材料制备了室温二氧化氮(NO_2)气体传感器。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪及Raman光谱仪对修饰后的sc-SWCNT材料进行微观形貌和元素含量的分析和表征，结果表明HAuCl_4成功复合到sc-SWCNT表面上。气敏测试结果表明，HAuCl_4修饰的sc-SWCNT气体传感器表现出了更高的响应值和更低的检出限，其对体积分数为1×10~(-6)的NO_2的响应值为1.25,是纯sc-SWCNT气体传感器的1.47倍，对NO_2的体积分数检出限达到了2.4×10~(-9),并且在气体的选择性和重复性上表现优异。同时HAuCl_4修饰的sc-SWCNT气体传感器也展现了出色的长期稳定性。
2022年05期 v.59;No.540 417-423+457页 [查看摘要][在线阅读][下载 1435K] [下载次数：327 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 陈亮;石树正;耿明超;何剑;
作为一种新型能源采集方式，柔性摩擦纳米发电机(TENG)可利用摩擦起电效应和静电感应将人体运动的机械能转化为电能。为了有效提升柔性TENG的输出性能，选用常见食品添加剂碳酸氢钠作为柔性硅橡胶薄膜掺杂材料，系统研究了其掺杂质量分数对硅橡胶基TENG输出性能的影响。实验结果表明，当掺杂质量分数为15%时，TENG的输出开路电压、输出短路电流和输出功率分别为610 V、18μA和31 mW,有效提升了TENG的输出性能，并成功实现了为电子手表供电。这种TENG性能提升方法具有工艺简单、成本低廉的优势，可进一步扩展TENG在可穿戴领域的应用潜力。
2022年05期 v.59;No.540 424-431页 [查看摘要][在线阅读][下载 1413K] [下载次数：311 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 王晓雨;王卓然;陈裕欣;王艳芳;侯中宇;
采用激光刻蚀技术加工1 mm厚硅双面抛光片实现了蛇形沟道布局的微型色谱柱嵌刻基底，经涂覆固定相、封装后加工制作成新型嵌刻基底的微型色谱柱。该工艺具有加工周期短、成本低的优势。该新型色谱柱在甲醇与二氯甲烷的混合物的分离实验中能够快速响应，二氯甲烷和甲醇的保留时间分别为0.943 min和4.547 min。针对气相色谱(GC)谱线存在的色谱重叠峰问题，采用Nelder-Mead算法进行高斯曲线拟合，选择MATLAB函数通过迭代找到最优解，该算法结构简单，能够分离出清晰的高斯峰。该拟合方案对双高斯峰的重叠色谱图拟合度达到0.977,误差率为2.482%。
2022年05期 v.59;No.540 432-436+444页 [查看摘要][在线阅读][下载 1126K] [下载次数：91 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 陈晓霞;龙妍婷;张楚;赵飞;李闯;吴小婷;王冲;陈翔;
微流控芯片的关键技术是内部封闭管道的制备，其中一步打印出微流控芯片及接口尤为重要。基于数字光处理(DLP)技术提出了一种新型的侧面曝光打印技术，并利用4F光路以及运动系统完成平台搭建。该3D打印系统的投影图像分辨率为12.5μm,靶面约为16 mm×10 mm。相比常用的上曝光或下曝光3D打印技术，其容易消除气泡且装置简单。通过对封闭管道打印机制分析及实验优化，可实现直径400μm的圆形或边长400μm的方形等封闭管道打印。为验证侧面曝光打印平台打印微流控芯片的可行性，设计具有一体化封闭管道和接口的模型进行打印测试，40 min可以打印一个6 mm厚的微流控芯片，管道打通率为100%。结果表明该平台可用于快速制作微流控芯片，未来可用于微流控及微纳制造领域。
2022年05期 v.59;No.540 437-444页 [查看摘要][在线阅读][下载 1581K] [下载次数：754 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：0 ] - 李银辉;孙娇娇;谈建强;夏梦杰;李朋伟;
碱金属铌酸系(K,Na)NbO_3/聚二甲基硅氧烷(PDMS)无铅柔性复合薄膜压电纳米发电机因环境友好及良好的柔性引起了广泛关注。然而，复合材料的低介电常数限制了其应用。采用溶胶-凝胶技术合成K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3(KNN)纳米粒子，通过旋涂工艺制备KNN/还原氧化石墨烯(rGO)/PDMS柔性复合薄膜，并采用多层封装工艺制备了KNN/rGO/PDMS压电纳米发电机。系统研究了rGO的掺杂量对复合薄膜压电纳米发电机的压电性能影响，当掺杂rGO的质量分数为1.5%时，KNN/rGO/PDMS柔性复合压电纳米发电机的输出电压达到最大值6.0 V,比未掺杂rGO的KNN/PDMS柔性复合压电纳米发电机输出电压提高了94%。KNN/rGO/PDMS柔性复合薄膜压电纳米发电机可为储能电容器(电容47μF)充电，并成功点亮商用红色发光二极管(LED),且该压电纳米发电机5 000次敲击测试结果显示输出电压稳定。因此，该柔性复合薄膜压电纳米发电机有望在柔性自供电可穿戴设备和电子皮肤等领域得到广泛应用。
2022年05期 v.59;No.540 445-452页 [查看摘要][在线阅读][下载 1413K] [下载次数：459 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 陈宇雷;李铜铜;王大为;芦宾;郭爱心;田晋;
提出了一种基于闭环频率锁定技术提高氮空位(NV)磁力计稳定性的方法,该方法利用频率调制、解调技术追踪金刚石NV色心光学探测磁共振(ODMR)峰实现磁检测,通过闭环频率锁定技术提高NV磁力计的稳定性。分析了基于频率调制技术的灵敏度,实现了■的提升。通过闭环频率锁定技术实现了稳定状态下输出电压幅值波动由40m V到3m V的线宽压缩,同时通过改变激光器功率验证了该技术的抗干扰特性。通过理论分析和实验测试验证了该方法的可行性。该方法为提高NV磁力计灵敏度和稳定性提供了一种新的手段,同时也对NV磁力计从实验室到实际应用有重要意义。
2022年05期 v.59;No.540 453-457页 [查看摘要][在线阅读][下载 1185K] [下载次数：94 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ]
- 余平;孙文旭;修向前;马思乐;
为了实现氢化物气相外延(HVPE)技术在蓝宝石衬底上外延生长氮化镓(GaN)过程的全自动控制，进一步提高系统的精确性和稳定性，设计了一种新型HVPE控制系统。该控制系统选用可编程逻辑控制器(PLC)为控制器，采用组态王开发系统监控软件。利用模糊推理机制和仿真分析，设计模糊比例积分微分(PID)控制器，提高反应室温区控制的快速性与稳定性。构建大、小质量流量通路，精准控制HVPE系统压力与质量流量，并进行控制系统性能测试。结果表明，该控制系统能较好地实现对GaN生长过程的自动监控，成功在蓝宝石衬底上生长出高质量6英寸(1英寸=2.54 cm)GaN,与现有的HVPE制备技术及监控手段相比，其自动控制程度更高，系统实时响应更快，更具实际生产应用价值。
2022年05期 v.59;No.540 458-464页 [查看摘要][在线阅读][下载 1533K] [下载次数：308 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 杨涛;孙道恒;陈国淳;武超;海振银;陈沁楠;李鑫;何功汉;
薄膜应变计可以实现在高温、高压、高线速等复杂工况下对航空发动机压气机叶片应变信息的实时检测，对发动机的优化设计具有重要意义。基于磁控溅射工艺在氧化铝基底表面沉积氧化铟锡(ITO)薄膜，之后制作了ITO薄膜应变计，研究了退火时间对ITO薄膜应变计性能的影响。结果表明，ITO薄膜的结晶度随退火时间的延长先增加后降低，导致其电导率先增强后减弱。ITO薄膜应变计在退火5、10、15和20 h时对应的应变系数分别为-2.36、-3.94、-3.56和-3.26,在退火25 h时应变响应较差，未获得其应变系数；在退火20 h时其电阻稳定性最好，电阻漂移率最小，应变循环响应一致性最好，故退火20 h为ITO薄膜应变计的最优退火参数。该结果对高温薄膜应变计的优化设计具有一定的指导意义。
2022年05期 v.59;No.540 465-472页 [查看摘要][在线阅读][下载 1707K] [下载次数：412 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：1 ] - 张秋宁;张志杰;陈昊泽;
为满足快速测量火工品发火温度的需要，研制了一种以铂铑(PtRh)作为偶极材料的快速响应S型铂铑薄膜热电偶。使用丝网印刷技术，通过光刻制成网版，制备铂-铂铑(Pt-PtRh)偶结点及蛇形微换能元，再经过高温马弗炉烧结工艺完成薄膜热电偶的制备得到样品，最后测试了样品的静态特性和动态特性。实验结果表明，研制的薄膜热电偶的静态性能与标准S型热电偶的热电动势曲线具有较高的吻合度，且薄膜热电偶在低温段(50～600℃)的精度约为1.24%,在高温段(600～1 500℃)约为1.05%。时间常数为530μs。研制的新型铂-铂铑薄膜热电偶具有快速响应、高精度及耐高温等特点，可满足快速测量火工品发火温度的需求。
2022年05期 v.59;No.540 473-479+493页 [查看摘要][在线阅读][下载 1447K] [下载次数：527 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 祁昊;朱秀梅;苏江滨;何祖明;蒋美萍;
WO_3是一种重要的电致变色材料，可应用于屏幕显示、航天热控及智能窗等诸多领域。然而在实际应用中，WO_3的稳定性不足，这极大地制约了其进一步发展。利用磁控溅射法制备了非晶WO_3薄膜，系统研究了在去离子水、盐酸、氢氧化钠、丙酮和乙醇等不同溶液中浸泡处理对WO_3薄膜的表面形貌、微观结构、光学性质和电致变色特性的影响。研究结果表明，在去离子水、丙酮和乙醇中浸泡后，WO_3薄膜有少量溶解，表面形貌无明显变化，微观结构仍然是非晶的；在盐酸中浸泡后，WO_3薄膜从氧化铟锡(ITO)衬底上脱落，样品被破坏；在氢氧化钠溶液中浸泡后，WO_3与之反应生成晶态Na_2WO_4。在上述五种溶液中浸泡后，样品的可见光透过率都有所提升，样品的禁带宽度都变宽了。在去离子水、氢氧化钠、丙酮和乙醇溶液中浸泡后，样品的可见光透过率范围为79%～85%,其中WO_3的禁带宽度范围为3.22～3.40 eV,在盐酸溶液中浸泡后的样品只剩下衬底ITO,其禁带宽度为3.76 eV。在丙酮、乙醇和氢氧化钠溶液中浸泡后，样品的光学调制均显著，尤其是在乙醇中浸泡后的WO_3薄膜以及在氢氧化钠溶液中浸泡后得到的Na_2WO_4薄膜，它们在676.2 nm波长处的着色态与褪色态的透过率之差均为85%,显示出良好的电致变色特性。
2022年05期 v.59;No.540 480-488页 [查看摘要][在线阅读][下载 1579K] [下载次数：222 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 吴会旺;杨龙;薛宏伟;袁肇耿;
采用化学气相沉积法进行6英寸(1英寸=2.54 cm)厚层4H-SiC同质外延片的快速生长，通过对工艺中预刻蚀、碳硅比(C/Si)和温度等关键参数优化，有效降低了厚层外延片表面缺陷密度。同时，采用傅里叶变换红外法、汞探针电容电压法和表面缺陷测试仪对厚层4H-SiC同质外延片各项参数进行表征。结果表明，生长的厚150μm外延层表面缺陷(三角形、掉落物以及掉落物引起的三角形)密度可降低至0.5 cm~(-2)。外延片厚度均匀性为0.66%,外延层氮(N)掺杂浓度为2×10~(14) cm~(-3),N掺杂浓度均匀性为1.97%。此外，通过生长前对系统进行烘烤处理有效降低了反应腔系统的背景浓度，连续生长10炉次低掺杂浓度外延片，片间N掺杂浓度均匀性为4.56%,大大提高了炉次间的掺杂浓度均匀性。通过对工艺参数进行优化及外延前烘烤系统的方式，成功制备了150 mm高质量15 kV器件用4H-SiC同质外延片。
2022年05期 v.59;No.540 489-493页 [查看摘要][在线阅读][下载 1106K] [下载次数：318 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：2 ]