期刊信息
期刊名称：微纳电子技术
曾用刊名： 半导体情报
创刊时间：1964年
更名时间：2002年
主管部门：中国电子科技集团公司
主办单位：中国电子科技集团公司第十三研究所
出版日期：每月15日
ISSN：1671-4776
CN：13-1314/TN
邮发代号：18-60
网址：www.bdtq.cbpt.cnki.net
e-mail：wndz@vip.sina.com
电话：0311-87091487
地址：石家庄市179信箱49分箱
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基于摩擦电传感器及数字孪生技术的增强现实运动康复训练系统
武靖博;杨啸;曹自平;现阶段传统物联网(IoT)传感器普遍依赖外部电源，存在电池更换复杂和环境污染等问题。摩擦纳米发电机(TENG)利用摩擦起电效应，具备自供电、绿色环保和易制备的突出优势。设计了一种基于聚四氟乙烯(PTFE)材料的非接触式TENG,开发了针对其高阻抗特性的集成信号采集系统，包括电源管理、多路采集、微控制器单元(MCU)处理及蓝牙通信模块，并基于PyQt5构建了实时数据监测的上位机软件平台。此外，搭建了一套基于伺服电机驱动的重复式踢腿测试平台，系统地研究了踢腿动作与输出电压的关系，并利用TENG阵列有效增强了动作捕捉的精度。结合深度学习的ResNet18网络，实现了踢球动作的准确分类，并基于Unreal Engine 5开发出虚拟足球交互系统，实现了人体动作、传感信号与虚拟场景的有机融合，展示了该技术在医疗康复领域的广阔应用前景。
AMR传感器在电流检测领域的研究进展
申源炜;杨真;祝梦娇;罗松;钟明缙;各向异性磁阻(AMR)传感器凭借其结构紧凑、响应速度快、功耗低和制造成本低等优势，成为近年来电流检测领域的研究热点。综述了AMR传感器应用于电流检测的工作原理，并介绍了基于AMR传感器的电流检测方案，总结了AMR传感器在电流检测领域的不同应用场景，重点阐述了其在智能电网、工业自动化等方面的研究进展。最后，对当前基于AMR传感器的电流检测应用所面临的困难进行了总结，并对AMR传感器在电流检测领域的发展和应用前景进行了展望，为探索AMR传感器在工业领域的更多应用提供参考。
高压蒸煮试验对塑封电路外引脚漏电的影响研究
朱召贤;陈仁军;贺轶斐;陈海燕;由于塑封器件引脚表面的镀层为活泼金属锡，随着高可靠塑封集成电路在各领域的广泛应用，锡镀层腐蚀带来的各种器件失效层出不穷。基于高压蒸煮试验(PCT)加速老化后对镀锡外引脚间漏电问题，研究了引脚表面锡层的形貌和化合价态。实验结果表明：经过PCT加速老化后，镀锡外引脚会发生严重氧化生成SnO2,导致材料的电阻率由11.4×10-8Ω·cm骤升至1×103Ω·cm;该层氧化物厚度分布在70～500 nm之间，且锡与水蒸气发生水热反应生成锡的碱式化合物，器件表面形成水膜作为电解质发生原电池反应，加速了碱式化合物的形成，导致器件的漏电流由10μA提高至40μA以上，使得引脚间发生漏电。通过对锡物质演变过程的机理研究，说明对引脚表面进行涂层防护，阻止其与水蒸气直接接触，可以有效降低塑封器件的失效风险。
基于金刚石NV色心宽场显微磁成像系统的研制
王东;许艳丽;周玉国;罗惠恒;陈典龙;单隆坤;付天阅;磁性材料的显微磁成像对于研究材料的磁学性质具有重要意义。搭建了宽场显微镜磁场矢量成像系统，该系统基于金刚石氮-空位(NV)色心，采用光检测磁共振(ODMR)原理，通过对荧光变化的收集分析，能够获取金刚石NV色心电子自旋基态的共振频率。对地质样品切片进行了磁成像实验，对比度图上可见明显的、随测量频率变化的磁偶分布，在矢量成像结果中，能看到较明显的磁性区域，磁性区域周围ODMR谱线存在劈裂变化，并且该变化在磁偶区域呈现相反的趋势。根据ODMR谱图进行计算，该系统磁场探测灵敏度为■,成像分辨率为533 nm。
基于电流体喷墨打印的织物基柔性压力传感器及其应用
左文凯;施佳丽;李冰灿;张守京;代阳;王颖;针对传统印刷工艺受限于图形精度问题及高黏度墨水沉积需求，提出织物基电流体(EHD)喷印导电线路打印的方法。系统研究工艺参数对织物基导电线宽的影响规律，使用喷嘴内径0.26 mm、电压2 600 V、打印速度10 mm/s实现180μm线宽的织物基导电线路。在此基础上，结合多壁碳纳米管(MWCNT)与三聚氰胺组成的复合导电海绵，构成面向人体皮肤信号监测的织物基柔性传感器。传感器实验平台测试表明，在0～2 kPa压力范围内灵敏度为0.41 kPa-1,并将传感器用于腕关节、咽喉和跟腱部位进行姿态监测实验，证明了其应变感知能力。本研究的电流体喷墨打印方法为织物基底的高黏度功能材料精密化图案的制备提供了新路径，制备的织物基柔性传感器在智能穿戴设备上有重要应用价值。
高压蒸煮试验对塑封电路外引脚漏电的影响研究
朱召贤;陈仁军;贺轶斐;陈海燕;由于塑封器件引脚表面的镀层为活泼金属锡,随着高可靠塑封集成电路在各领域的广泛应用,锡镀层腐蚀带来的各种器件失效层出不穷。基于高压蒸煮试验(PCT)加速老化后对镀锡外引脚间漏电问题,研究了引脚表面锡层的形貌和化合价态。实验结果表明:经过PCT加速老化后,镀锡外引脚会发生严重氧化生成SnO2,导致材料的电阻率由11.4×10-8Ω·cm骤升至1×103Ω·cm;该层氧化物厚度分布在70～500 nm之间,且锡与水蒸气发生水热反应生成锡的碱式化合物,器件表面形成水膜作为电解质发生原电池反应,加速了碱式化合物的形成,导致器件的漏电流由10μA提高至40μA以上,使得引脚间发生漏电。通过对锡物质演变过程的机理研究,说明对引脚表面进行涂层防护,阻止其与水蒸气直接接触,可以有效降低塑封器件的失效风险。
AMR传感器在电流检测领域的研究进展
申源炜;杨真;祝梦娇;罗松;钟明缙;各向异性磁阻(AMR)传感器凭借其结构紧凑、响应速度快、功耗低和制造成本低等优势,成为近年来电流检测领域的研究热点。综述了AMR传感器应用于电流检测的工作原理,并介绍了基于AMR传感器的电流检测方案,总结了AMR传感器在电流检测领域中的不同应用场景,重点阐述了其在智能电网、工业自动化等方面的研究进展。最后,对当前基于AMR传感器的电流检测应用所面临的困难进行了总结,并对AMR传感器在电流检测领域的发展和应用前景进行了展望,为探索AMR传感器在工业领域的更多应用提供参考。
非晶态Ga2O3/SnTe异质结紫外光探测器的制备与性能研究
钟鑫华;伍宇康;钟爱华;非晶态氧化镓(a-Ga2O3)在柔性光电传感器和大面积图像探测器中展现出很大的潜力。系统研究了氧气体积流量对a-Ga2O3薄膜沉积的影响,并与拓扑晶体绝缘体SnTe薄膜一起,构建了a-Ga2O3~/SnTe异质结紫外光探测器。结果发现,在溅射气氛中通入氧气能够有效抑制a-Ga2O3薄膜中氧空位的形成,且随着氧气体积流量的增加,抑制作用愈发显著。在氧气体积流量较小时,增加氧气体积流量能够减少a-Ga2O3的缺陷能级,提高a-Ga2O3~/SnTe的光电探测性能。然而,当氧气体积流量过高时,由于氧空位的大量减少,其增益效果降低,导致a-Ga2O3/SnTe探测性能变差。其中,氧气体积流量为0.5 cm3/min的a-Ga2O3/SnTe器件显示出最高的光电探测性能,其响应度和比探测率分别为7.87 A~/W和8.19×1013 Jones,外量子效率(EQE)高达3849%。
低维PbTaSe2器件的超导电性研究
李元龙;王俊焱;刘逸宇;刘胜龙;李政桥;秦磊;吴华;赵昆;通过化学气相输运(CVT)法制备了拓扑超导体候选材料PbTaSe2,利用X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)对样品的晶体结构和元素组成进行了表征,并使用磁学测量系统(MPMS)和物性测量系统(PPMS)进行了低温强磁场下系统的磁学和电输运测试。结果表明:块材PbTaSe2超导体起始临界转变温度Tconset为4.58K,垂直于ab面的上临界场磁场强度Hc2为2404.4Oe(1A~/m=4π×10-3Oe),相干长度ξ(0)为36.9nm。此外,还制备了二维PbTaSe2器件。研究发现,当样品厚度降至约15nm和约10nm时,PbTaSe2仍保持超导性,其Tconset分别降至4.09和3.84K,Hc2分别降至2389.4和2001.4Oe。可见,器件的厚度越薄,Tc和Hc2降低的越多,为深入理解低维PbTaSe2超导行为提供了新的研究视角。
基于摩擦电传感器及数字孪生技术的增强现实运动康复训练系统
武靖博;杨啸;曹自平;现阶段传统物联网(Io T)传感器普遍依赖外部电源,存在电池更换复杂和环境污染等问题。摩擦纳米发电机(TENG)利用摩擦起电效应,具备自供电、绿色环保和易制备的突出优势。设计了一种基于聚四氟乙烯(PTFE)材料的非接触式TENG,开发了针对其高阻抗特性的集成信号采集系统,包括电源管理、多路采集、微控制单元(MCU)处理及蓝牙通信模块,并基于Py Qt5构建了实时数据监测的上位机软件平台。此外,搭建了一套基于伺服电机驱动的重复式踢腿测试平台,系统地研究了踢腿动作与输出电压的关系,并利用TENG阵列有效增强了动作捕捉的精度。结合深度学习的Res Net18网络,实现了踢球动作的准确分类,并基于Unreal Engine 5开发出虚拟足球交互系统,实现了人体动作、传感信号与虚拟场景的有机融合,展示了该技术在医疗康复领域的广阔应用前景。
MEMS传感器现状及应用
王淑华;MEMS传感器种类繁多,发展迅猛,应用广泛。首先,简单介绍了MEMS传感器的分类和典型应用。其次,对MEMS压力传感器、加速度计和陀螺仪三种最典型的MEMS传感器进行了详细阐述,包括类别、技术现状和性能指标、最新研究进展、产品,及应用情况。介绍MEMS压力传感器时,给出了国内外采用新型材料制作用于极端环境下压力传感器的研究情况。最后,从新材料、加工和组装技术方面对MEMS传感器的发展趋势进行了展望。
经典分子动力学模拟的主要技术
樊康旗,贾建援综述了分子动力学模拟的基本原理、发展过程及主要应用,介绍了原子间势函数的发展及势参数的确定,给出了分子动力学模拟中相关的有限差分算法、初始条件及边界条件的选取、平衡态系综及其调控、感兴趣量的提取及主要过程。最后还指出了分子动力学模拟方法本身进一步的研究方向。
MEMS传感器现状及应用
王淑华;MEMS传感器种类繁多,发展迅猛,应用广泛。首先,简单介绍了MEMS传感器的分类和典型应用。其次,对MEMS压力传感器、加速度计和陀螺仪三种最典型的MEMS传感器进行了详细阐述,包括类别、技术现状和性能指标、最新研究进展、产品,及应用情况。介绍MEMS压力传感器时,给出了国内外采用新型材料制作用于极端环境下压力传感器的研究情况。最后,从新材料、加工和组装技术方面对MEMS传感器的发展趋势进行了展望。
超级电容器材料及应用研究进展
石文明;刘意华;吕湘连;张瑞荣;何洋;作为新型储能装置之一，相较于传统储能装置，超级电容器具有功率密度高、使用寿命长、充放电速率快等优越特性，因而受到了研究者们的广泛关注。介绍了超级电容器的发展历程、分类及工作原理；概述了应用于超级电容器的碳基材料、过渡金属氧化物、导电聚合物及复合材料等电极材料的研究进展；阐述了超级电容器在工业、电力、汽车、航空等领域以及柔性超级电容器在可穿戴电子产品中的应用状况；分析了当前超级电容器的不足及面临的挑战；总结了超级电容器新的可能应用领域(如生物、医疗和神经形态学计算等领域)及新的研究方向(如超级电容器精确数学模型等)。
薄膜材料研究中的XRD技术
周元俊;谢自力;张荣;刘斌;李弋;张曾;傅德颐;修向前;韩平;顾书林;郑有炓;晶格参数、应力、应变和位错密度是薄膜材料的几个重要的物理量,X射线衍射(XRD)为此提供了便捷而无损的检测手段。分别从以上几个方面阐述了XRD技术在薄膜材料研究中的应用:介绍了采用XRD测量半导体薄膜的晶格参数;结合晶格参数的测量讨论了半导体异质结构的应变与应力;重点介绍了利用Mosaic模型分析位错密度,其中比较了几种不同的通过XRD处理Mosaic模型,且讨论了它们计算位错密度时的优劣。综合XRD技术的理论及在以上几个方面的最新研究进展,对XRD将来的发展做出了展望。
经典分子动力学模拟的主要技术
樊康旗,贾建援综述了分子动力学模拟的基本原理、发展过程及主要应用,介绍了原子间势函数的发展及势参数的确定,给出了分子动力学模拟中相关的有限差分算法、初始条件及边界条件的选取、平衡态系综及其调控、感兴趣量的提取及主要过程。最后还指出了分子动力学模拟方法本身进一步的研究方向。
柔性可穿戴电子的新进展
卢忠花;王卿璞;鲁海瑞;袁帅;王丹丹;综述了近期柔性可穿戴电子的研究进展以及在现代生活中的发展应用,阐明了柔性薄膜电子在医学和生活娱乐等领域的发展方向和潜在应用,特别是在医疗领域,柔性电子的发展与应用将是人们未来生命健康监测与治疗的主流方向。详细介绍了以聚酰亚胺等聚合物材料为基底的薄膜电子器件的发展类型,并且阐述了分别以聚合物薄膜材料和导电织物为基底的柔性电子设计。论述了制约柔性可穿戴电子在未来发展研究中的问题,并对柔性可穿戴电子的发展趋势进行了展望。