近年来，微纳制造技术的迅速发展使得多种视觉识别需求的实现成为可能。为了应对日益多样化的应用需要，基于微透镜阵列的视觉识别系统改进已成为该领域一个重要的发展方向。针对这些改良和改良效果，从硬件结构改良与软件算法改良两个大方向进行分析与总结。首先，在硬件结构改良中，主要对以角坐标获取、以空间坐标获取和以清晰图像获取为目的的优化进行归纳与总结。其次是软件算法改良，归纳与总结了通过针对静物识别清晰图像获取的优化与通过对动态物体进行运动分析的优化。最后，总结了微透镜阵列在立体视觉领域的结构与算法的研究进展，并展望了未来研究方向。
采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶胶-凝胶法，以Li_2CO3为稳定剂制备β″-Al_2O3固体电解质，并将其作为阳极键合的阴极材料，通过调节Li_2CO3掺杂量，探究掺杂量对β″-Al_2O3性能的影响。X射线衍射(XRD)表征表明，适量掺杂Li_2CO3可稳定β″相并提高其相含量，扫描电子显微镜(SEM)、电化学阻抗谱(EIS)对β″-Al_2O3的分析表明，当掺杂量为0.6时，制得材料的结构最为紧密，离子电导率可达2.76×10-3 S·cm-1。将掺杂量为0.6的样品与铝进行阳极键合，SEM结果显示，键合界面形成明显致密过渡层，此外，键合电流最高达到9.6 mA,比未掺杂样品高2.6 mA,通过力学性能测试，剪切强度为3.5 MPa,相较于未掺杂样品(1.8 MPa),键合强度明显提高。
P2型Na0.67Fe0.5Mn0.5O2正极材料具有较高的理论比容量和较低的成本，是一种很有前途的储能材料。通过溶胶-凝胶法制备了不同煅烧温度(800、850、900、950℃)的Na0.67Fe0.5Mn0.5O2材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)对材料的形貌、结构和成分进行表征。通过恒流充放电和电化学阻抗测试，考察了煅烧温度对其电化学性能的影响，采用密度泛函理论(DFT)计算了材料的扩散能垒、能带和自旋态密度。结果表明，当煅烧温度为900℃时，材料的片状形貌和结构更加光滑完整，保障了电极与电解液的充分浸润，有效减少了晶格缺陷及阳离子混排现象，提升了晶体结构的规整度与稳定性。以其为正极材料的钠离子电池在0.1 C下具有114.6 mA·h/g的初始放电比容量和循环100圈后74%的容量保持率，同时具有优异的倍率性能。第一性原理研究发现，900℃煅烧温度下获得材料的价带与导带之间的带隙为0.789 eV,具有较小的离子扩散能垒(1.18 eV),从而表现出较好的Na+扩散动力学和本征电导率。
采用传统固相合成法制备了BaTiO3-xMgO-MnO-Dy_2O3-Al_2O3-SiO2(摩尔分数x=0%～1.6%)陶瓷，并且在不同烧结温度(1 160、1 180、1 200℃)下，用体积分数分别为0.1%H2/99.9%N2的混合还原气氛进行烧结。研究了不同烧结温度下MgO掺杂对BaTiO3基陶瓷介电性能的影响，发现Mg元素的引入可有效增大BaTiO3基介质材料体系的介电常数，同时能保持陶瓷良好的温度稳定性，具有优异的晶粒生长抑制作用，以及促进陶瓷“核-壳”结构的形成。该体系陶瓷的介电性能很大程度取决于MgO的掺杂量，当MgO的掺杂摩尔分数为0.8%、烧结温度为1 160℃时，陶瓷样品具有最佳的室温介电常数2 267,介电损耗为0.022,绝缘电阻率为1.26×1011Ω·cm,温度稳定性满足EIA X7R标准(-55～125℃,容温变化率的范围为-15%～15%),为高性能抗还原多层陶瓷电容器(MLCC)介质材料的配方设计提供了实验依据。
与压阻式传感器相比，微机电系统(MEMS)电容式压力传感器具有精度和灵敏度高的优势，但其响应特性存在较大非线性的弱点。虽然接触电容式压力敏感结构对此有所改善，但却带来严重的迟滞问题。为此，基于线接触电容式压力敏感结构，对电容式压力敏感芯片进行了设计。利用这种线接触结构使其极板接触面积趋近于零，从而可使接触式传感器超常的迟滞得到大幅降低，同时还显著扩大了其线性响应范围。仿真结果表明，所设计量程为150 kPa的压力敏感芯片线性响应范围为22～150 kPa,非线性度为0.72%FS,灵敏度为0.008 1 pF/kPa。与普通接触式压力敏感结构相比，其线性响应范围扩大到10倍以上。
在微纳光学及太阳能电池研究领域，基于超表面结构的光伏器件因其在提升光吸收效率方面的潜力，被视为第三代太阳能电池的重要发展方向。通过设计亚波长尺度的纳米结构并调控其材料与几何参数，可有效优化光学响应与吸收性能。采用在二氧化硅基底上通过聚苯乙烯(PS)掩模刻蚀制备纳米柱阵列的方法，制备了高度为2μm、直径为0.4μm的二氧化硅纳米柱结构。随后依次沉积0.2μm Mo层与0.5μm铜锌锡(CZT)预制层，经硫化处理最终形成铜锌锡硫(CZTS)吸收层。实验确定的关键工艺参数包括：刻蚀时间400 s,氩气体积流量10 cm3/min,硫化温度550℃。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段对样品进行表征。结果表明，所制备的CZTS吸收层状态良好，结构均匀，并表现出良好的光吸收特性。在可见光波段范围内，该超表面结构实现了平均反射率趋于10%的光学性能，证明其具有显著的光捕获能力。本研究成功制备出符合预期组分与结构特征的超表面CZTS吸收层，验证了该工艺方案的可行性与有效性。
光电探测器是实现光信号向电信号转换的核心器件，其性能关键取决于半导体材料光生载流子的产生与分离效率。通过一种可扩展的转移集成策略制备了高性能钙钛矿异质结光电探测器。采用化学气相沉积法在掺氟氧化锡(FTO)导电玻璃上生长CsPbBr3单晶纳米片，并通过干法转移技术将其与Nb∶SrTiO3(NSTO)衬底集成，构建了Au/CsPbBr3/NSTO/In器件。CsPbBr3/NSTO异质结表现出优异的p-n结整流特性，整流比达6×103(±1.5 V)。作为光电探测器，其在405 nm光照、-2 V偏压下实现了0.123 A/W的响应度、5.6×1011 Jones的比探测率，开关比高达1.2×105。在零偏压自供能模式下，器件开关比仍可达5×104。结果表明，该转移集成方法成功制备了高性能CsPbBr3/NSTO异质结光电探测器，为实现高效、自供能的钙钛矿光电器件提供了新途径。
面向低功耗物联网(IoT)芯片对“休眠定时”时钟源提出的高集成、低功耗、宽温区和高稳定性需求，研究并设计了一款全集成片内振荡器，重点解决传统片外晶振体积大、成本高而现有片内振荡器温漂大、功耗高等技术限制。提出“正负温度系数电阻阵列互补”结合“本地阈值跟踪稳压”协同补偿架构、基于“环形振荡器+RC充放电”结构的核心振荡环路，利用本地电源跟踪NMOS/PMOS器件阈值电压，使开关点比率几乎不受温度与电源电压影响；片内集成正/负温度系数电阻网络与偏置电压可配置手段，降低频率随温度的偏移；采用6 bit电容阵列实现宽范围频率调谐，能够覆盖多工艺角与电源电压波动。振荡器采用180 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺流片，芯片面积0.016 mm2。对三片芯片进行测试，结果显示，在1 MHz输出时功耗仅3μW,-40～85℃温度范围内最大频率偏差为±0.95%,频率调谐范围为0.76～1.43 MHz。该振荡器适合于低功耗物联网芯片应用。
随着现代通信技术的飞速发展，射频(RF)微系统正向多通道、高集成度、高频率和小型化方向发展。基于高温共烧陶瓷(HTCC)工艺，设计了一种陶瓷基三维堆叠射频微系统封装方案，通过垂直互连与双层堆叠集成方式，突破了传统平面封装在面积利用率与集成度方面的瓶颈；通过优化三维堆叠互连焊点的尺寸及结构排布，保证了微系统良好的传输性能和板级可靠性。测试结果表明，在DC～20 GHz频段内，三维堆叠射频微系统接收通道的实测回波损耗≤-15 dB,插入损耗≥-0.7 dB;在DC～15 GHz频段内，发射通道的实测回波损耗≤-10 dB,插入损耗≥-0.8 dB。本研究为高性能陶瓷基三维堆叠射频微系统的封装设计与制造提供了参考。
为实现交通场景下风能的回收利用，解决交通设备辅助供电问题，开展了集成于公路护栏的聚风型摩擦纳米发电机(WCT-TENG)的设计与实验研究。依据交通场景中风能分散不稳定的特点，提出聚风结构方案，并对不同角度聚风罩进行仿真测试优化。搭建电机测试平台与风洞测试平台，在电机平台测试单个发电单元的输出性能，得出短路电流随转速增加而增大。通过风洞平台，对不同角度的聚风罩进行测试，测得聚风罩角度在55°时整体样机输出性能最好；在风速为7 m/s时，可以为175个发光二极管(LED)供电。研究表明，该设计可以为交通能源回收与智能传感提供新方法，推动交通系统绿色智能化发展。