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
邮编：050051
网站访问量
今日访问量: 0
一种基于忆阻器调谐频率的低功耗振荡器
梁天航;陈旭;陈义豪;王琦;李志刚;陈刚;鲁华祥;随着无线传感器朝着微型化和低功耗方向不断发展，传统片上时钟源在频率调节范围、功耗和面积上面临显著技术瓶颈。为此提出了一种新型硅基时钟源设计，主要工作包括：设计了一种新型忆阻器读出电路，能将阻值可调区间有效转化成频率调谐范围；基于该电路与晶闸管构建低功耗振荡器，并提出了频率校准方法，降低温度系数对输出频率的影响；基于180 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺完成了电路和版图设计。结果表明，振荡器的调谐范围为0.02～10.95 MHz;在典型2 MHz工作频率下，系统总功耗仅为7.38μW;在-40～85℃的工作温度范围内，输出频率的温度系数为190.7×10-6/℃;电源电压在1.62～1.98 V变化时，电源灵敏度为45.7×10-6/mV;此外，电路的版图面积仅为10 720μm2。
基于非接触式摩擦纳米发电机的步态识别方法
顾梦辰;张静怡;曹自平;设计了一种基于非接触式摩擦纳米发电机(NC-TENG)的步态识别系统，旨在通过捕捉人体运动中的机械能实现精准的步态分析与分类。实验表明，该传感器的感应电压与运动速度、加速度以及角度均呈现良好的线性关系。当运动角度设定为200°时，输出电压达到峰值为0.75 V;在运动速度从90°/s提升至180°/s时，峰值电压从0.475 V显著提升至1.49 V,验证了NC-TENG用于步态信息采集的可行性。基于该系统对人体大腿的5种步态数据进行采集，并设计了一种结合了定义层和注意力机制的双向长短期记忆网络(BiLSTM)分类算法，实现了对序列数据的有效分类。实验结果显示，该系统输出的电压信号能够清晰表征每种步态的特征波形，实现了这5种步态动作的有效识别，其中蹲起、下楼梯的动作识别率分别高达90.0%和97.5%,展现了该步态识别系统在健康监测和运动科学领域的应用潜力。
DES/PDES在柔性传感器领域中应用的研究进展
陆安松;梁霞;江美季;梁亚飞;潘海树;范玲;靳荣华;低共熔溶剂(DES)在柔性传感器领域的应用已取得突破性的进展。采用DES通过不同类型的填料修饰刚性/柔性网络制备多功能柔性应变传感器的研究逐渐受到广泛关注。介绍了DES的性质，阐述了DES应用于柔性应变传感器的优势和局限性，并重点阐述了DES与可聚合低共熔溶剂(PDES)在可穿戴柔性传感器中应用的研究进展、优势及局限性。最后，总结并展望了目前DES应用于柔性应变传感器面临的机遇和挑战。
InP基多结激光电池中隧道结研究
付建鑫;孙玉润;于淑珍;董建荣;激光传能系统中，激光电池(LPC)可将激光能量转换为电能。采用垂直堆叠的多结结构，通过隧道结连接各子电池可提高激光电池的输出电压。聚焦于InP基多结LPC中隧道结对器件输出特性的影响，通过对比实验，设计制备了采用InGaAs/InP和InAlAs/InP两种隧道结的LPC,并研究了不同入射光功率和温度条件下LPC的I-V特性。研究结果表明，当局部光生电流密度超过隧道结峰值隧穿电流密度时，InGaAs/InP隧道结的限流效应会导致I-V特性曲线中出现尖峰现象，进而导致器件的填充因子下降16%,光电转换效率降低约6%。此外，InAlAs/InP隧道结引入了较高的串联损耗，导致器件最大功率点输出电压低于2 V,填充因子较低(40%)。
铁电四方相BiFeO3单晶薄膜与Si异构集成研究
李博;尹志岗;吴金良;张兴旺;通过射频溅射技术,在a面ZnO衬底上成功外延生长了亚稳四方相BiFeO3薄膜。四方相Bi Fe O3薄膜具有(001)取向,其与Zn O间的外延匹配关系为:■。建立了基于Zn O牺牲层的外延剥离工艺流程,实现了自支撑四方相Bi Fe O3薄膜的制备,并成功将其转移至Si基底之上。X射线?扫描结果显示,湿法转移得到的Si基四方相Bi Fe O3薄膜仍保留了单晶形态。同时,转移前后四方相Bi Fe O3薄膜均方根粗糙度分别为0.40和0.42nm,表明湿法转移过程对样品表面形貌的影响基本可以忽略。基于Si基四方相Bi Fe O3薄膜,制备了金属/铁电体/绝缘体/半导体器件,其电容-电压曲线表现出明显的回滞特征,存储窗口高达3.48 V。计算得到四方相Bi Fe O3薄膜的矫顽场强度为580k V/c m,相对介电常数为18。本研究提供了一种将具有优异铁电性能的四方相BiFeO3与Si集成的通用路径,对于铁电非易失存储器的开发及未来应用具有重要意义。
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。