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
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电话：0311-87091487
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碳纳米管制备与应用的研究进展
张志峰;陈铖颖;张弘鹏;近年来，硅基半导体技术尤其是互补金属-氧化物-半导体(CMOS)集成电路技术已逼近了物理和经济成本上的极限，半导体行业逐渐步入后摩尔时代。碳纳米管(CNT)是由高度石墨化的碳原子卷曲形成，具有高迁移率、高热导率及良好的力学性能等材料特性。上述特性使CNT在复合材料、能源存储、柔性传感器、集成电路等领域表现出良好的应用前景，是后摩尔时代新型半导体材料的热门候选之一。介绍了CNT的物理特性、结构和生长机理，着重分析CNT的不同制备路线、工艺优化及生长机理方面的研究进展。此外还讨论了CNT在复合材料、柔性传感器、能源存储和集成电路等领域的应用特点，对CNT制备技术的发展进行了总结和展望。
GaN RF器件新技术研究进展
孙艳玲;任坤鹏;刘侠;赵金霞;氮化镓射频(GaN RF)器件凭借高频、高功率密度等优势，已在5G通信、雷达系统等领域实现规模化应用，但仍存在散热能力差、成本高、难以系统集成等问题。为实现GaN RF器件的更高性能、更高散热能力、更低成本及集成化，GaN RF器件新技术，包括新散热材料(如金刚石散热材料)、系统集成(如异质集成)、新结构(如鳍式场效应晶体管(FinFET)结构)、新衬底材料(如GaN、AlN衬底)等，正不断涌现并向实用化、规模化方向发展。对GaN RF器件新型技术的发展现状进行了概述，并对技术的未来发展趋势进行了分析。
压阻式压力传感器研究进展
朱相宜;马少杰;冯飞;简要介绍了压力传感器应用场景、分类及压阻式压力传感器国内外研究现状。阐述了压阻式压力传感器的基本原理、传感器结构及其研制过程中所涉及的压力敏感元件设计制造和补偿两个关键技术问题。针对目前技术发展对极端环境下压阻式压力传感器的需求，详细介绍了微压、高压、高静压下微差压、高温等极端环境下的压阻式压力传感器。压力传感器应用十分广泛，微型化、低功耗、智能化、多功能、集成化、低成本、标准化是其发展方向，未来将持续聚焦宽检测量程、高检测精度、强抗干扰能力及长期性能稳定等关键指标优化，其技术突破将为各行业精准监测与智能控制提供重要支撑。
尿素及其衍生物对钴在沟槽中电沉积的影响
徐莘杰;全智昊;李叶迪;吴挺俊;朱雷;俞文杰;黄海军;随着集成电路向着先进的工艺节点不断发展，铜大马士革工艺已经接近了它的应用极限。钴由于抗电迁移性能更好，是下一代重要的互连材料。钴互连电沉积性能取决于添加剂的选择，主要研究尿素、硫脲(TU)、乙撑硫脲(ETU)等作为钴电沉积的添加剂，用线性扫描伏安法、计时电位法以及各种表征技术来研究它们对于沟槽中钴电沉积的影响。结果表明，三种添加剂的抑制效果为ETU>尿素>TU。尿素能细化钴晶粒、平衡晶体织构，改善薄膜均匀性；TU抑制作用小，造成沟槽形成三角形孔洞；ETU因含环状结构抑制最强，能引发晶体织构重分配，实现钴的自下而上的超保形填充。
自供能的沙漠多参数环境监测系统研究与实现
杨洪志;赵兰;塔克拉玛干沙漠的长期环境监测能力直接影响沙尘暴预警、生态治理与气候变化研究的准确性。现有监测系统需外部供电，造成部署受限、运维复杂及环境适应性不足。为此，创新地设计了一种高度集成、自供能、多参数感知的环境监测装置。系统采用三叶风杯与齿轮增速机构驱动电磁发电机。在风速达到2.0 m/s以上时即可启动发电，在最佳负载约800Ω条件下，4 m/s风速下输出功率约28 mW。通过电磁感应信号频率监测风速，灵敏度约为3.189 Hz/(m/s),线性拟合的决定系数R2=0.99。结合能量管理电路，实现最大功率点跟踪与高效储能。借助无线通信模块，系统可将风速、温度、湿度等环境参数实时传至上位机。这项工作对防沙治沙成效评估与生态环境动态监测具有重要应用价值。
挠曲光伏效应的研究进展
郑欣;瞿晴;任凯亮;挠曲光伏(FPV)效应是通过应变梯度产生的挠曲电极化场来调控光电流的现象，因其不受材料对称性限制、可产生超过带隙电压的光生内建电场等特性而备受关注。本综述系统介绍了挠曲光伏效应的理论基础、物理机制及在主要的几类材料方面的研究进展。首先我们阐述了挠曲电效应与体光伏效应的耦合原理，指出应变梯度诱导的挠曲电场可与铁电极化内建电场互相叠加，可以有效促进光生载流子的分离与输运。随后我们分别描述了其在四类材料方面的研究现状：①铁电复合材料方面(如铌酸钾钠/聚偏氟乙烯-三氟乙烯(KNN/PVDF-TrFE)、Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)纳米线/PDMS、NaNbO3纳米管/环氧树脂、LiNbO3纳米棒阵列/PVDF)，研究人员通过设计纳米材料不同的形貌以及定向排列和非对称形状，实现了异常铁电光伏电流的显著增强；②卤化物钙钛矿方面(MAPbBr3、MAPbI3等)，由于卤化物材料的优异光电性能与应变敏感性，研究发现了弯曲调控下光伏效率的增强可超过30%；③二维纳米材料方面(石墨烯、MoS2、紫磷烯)，由于该类材料的大比表面积与较高承载应变梯度能力，其展现出显著的挠曲光伏响应，其中MoS2器件在应变梯度0.95 μm-1下光电流增强达41倍；④碳纳米管与半导体纳米线材料方面，由于弯曲可以在材料中产生对称性破缺，从而实现高偏振灵敏度红外探测等功能。最后，本文展望了挠曲光伏效应在太阳能电池效率突破、自供电光电器件等领域的应用前景，并指出当前面临的材料制备、机制深化与器件集成等核心挑战，为后续挠曲光伏效应的研究提供了系统性参考。
AI赋能的摩擦纳米发电机用于健康监测的研究进展
邢寿旺;王傲尘;周卫斌;摩擦纳米发电机(TENG)在自驱动传感、可穿戴电子、物联网等领域展现出广阔前景,相应地,其在人体健康监测方面的应用一直备受关注。与此同时,人工智能(AI)凭借其强大的数据分析能力,进一步提高信号处理的精度与速度。讨论了AI赋能TENG的模型选择与技术优势,重点对AI赋能TENG在脉搏、呼吸、睡眠等不同健康监测场景中协同发挥作用以解决各种应用痛点,提高传感器识别准确率、实时性和跨个体泛化能力等关键性能指标的研究进行归纳与分析。此外,对各类基于AI赋能的TENG监测系统在器件结构、设计原理以及各类算法的优缺点等方面进行评述。最后,对AI赋能的TENG在健康监测领域的发展前景进行了总结和展望。
基于多层磁辅助摩擦纳米发电机的车载低功耗设备自供能系统
张意;刘丰怡;郭鸿恺;陈辉佳;徐尧益;张正昊;针对车载低功耗传感设备化学电池更换频次高、运维成本大的痛点,提出了一种多层磁辅助接触-分离式摩擦纳米发电机(MA-CS-TENG),有望构建车载无源自供电系统。基于摩擦起电和静电感应的耦合效应,MA-CS-TENG高效收集车辆振动机械能并完成机电能量转换。测试结果表明,该装置在公路运输典型振动频段内可稳定实现电能转换,开路电压峰值大于1 100 V,短路电流最大值207.27 μA,表面电荷密度约157.08 μC/m2,单位体积功率约为0.033 04 mW/cm3,能够在7 s内将47 μF电容充至10 V并持续为温湿度传感器供电。经过500 h耐久性测试后,装置性能保持超过95%。该振动能量收集装置兼顾绿色环保优势,为实现公路运输场景下的无源传感和动态监测系统供电提供了一种新型方案。
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。