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基于棱台状微结构电极的多功能柔性压力传感器
王海珍;李哲;唐昊阳;安宸;黄其锐;李德慧;随着可穿戴柔性电子技术的快速发展,柔性电子器件成为电子信息领域关注的焦点。柔性压力传感器由于其灵敏度高、响应速度快等优点在人体健康、运动监测、人机交互以及电子皮肤等领域受到广泛关注。为提高柔性压力传感器的灵敏度等性能,设计了基于棱台状微结构电极的柔性压力传感器创新实验。使用光刻和刻蚀等微电子工艺手段得到图案化微结构模板,结合聚二甲基硅氧烷(PDMS)制备了具有棱台状微结构电极的多功能柔性电容式压力传感器。传感器的性能参数测试结果表明传感器的灵敏度可高达22.2 kPa-1,最大响应时间为55 ms,最小迟滞为3.4%,并具有良好的稳定性,在人体脉搏监测和气流探测方面具有潜在的应用价值。
混合工质两相流微通道冷却研究进展
邵明坤;常慧;雷旭斌;刘广林;杨鹏;纪献兵;随着高功率电子器件的特征尺寸越来越小、集成度越来越高,其运行过程中所需要的输入功率与能量损耗也越来越高,因此在运行过程中所需要冷却的热量也急剧增加。通过对比分析发现,现有电子器件通道冷却研究主要在通道尺寸、通道结构优化和表面微纳结构优化设计三个方面,而且流体介质也比较单一,大多数侧重于纯工质,对于混合工质的研究较少。混合工质在沸腾吸热过程相对于纯工质具有优势,但也存在温度滑移以及组分等多因素参数的影响需要进一步研究,可以尝试将混合工质多相流动冷却应用于微型电子器件的散热中,适应高功率电子器件散热需求。
基于SnSe/MoS2异质结可见光增强NO2室温气体传感器
穆晴晴;胡雪峰;王子龙;李阿龙;谭莉萍;张国鹏;余得宝;王晓亮;章伟;以锡粉和硒粉为起始原料,采用化学气相沉积法成功制备Sn Se薄膜。进一步通过超声分散与涂覆工艺构建Sn Se/Mo S2异质结。利用Raman光谱技术对Sn Se、Mo S2及Sn Se/Mo S2异质结进行了晶体结构表征。用热蒸发镀膜技术在材料两端沉积了一层约50 nm厚的金电极,从而形成Sn Se和Sn Se/Mo S2异质结器件,并对它们的气体传感性能进行了测试。测试结果表明,在室温条件下,Sn Se/Mo S2传感器能够检测到ppb (10-9)级别的NO2并展现出了卓越的气敏特性。当该器件受到可见光照射时,传感器对NO2的响应值显著提升(13.045%～23.602%),响应时间也大幅缩短(25～19 s)。此外,此传感器还具备良好的重复性、显著的选择性以及长期稳定性。最后,简要分析了基于Sn Se/Mo S2的气体传感器对NO2的气敏响应机制。
高质量CsPbBr3纳米线气相离子交换处理前后的结构、形貌与光电性能演变
杨驰;李建良;杨一鸣;金属卤化物钙钛矿因其优异光电特性成为研究热点。采用高温化学气相沉积法制备了CsP bB r3单晶,通过气相离子交换技术成功合成不同卤素比例的CsP bB r3-nX n (X=Cl或I)纳米线。缺陷密度分析显示,Cl掺杂使缺陷密度从1.11×1015 cm-3增至～2.32×1015 cm-3,I掺杂体系缺陷亦有显著增加。光电测试表明:在405波长激光(2.5 mW)照射下,Cl掺杂器件最大电流随交换深度从～150 nA降至～100 nmpA,而I掺杂器件电流稳定在50 nA左右。研究揭示卤素调控可显著改变材料缺陷态与载流子输运特性,其中Cl掺杂体系对交换深度敏感度更高。该成果验证了离子交换技术对钙钛矿材料光电特性的可控调节能力,为开发组分可调的新型光电子器件提供了重要技术路径。
基于扰动观测器的卷对卷多层印刷柔性电子自适应非奇异快速终端滑模控制研究
孟鑫;王旭辉;张婕;为了满足多层印刷柔性电子器件对卷对卷套印系统的高精度、高动态性能和高鲁棒性要求,提出了一种基于扰动观测器的自适应非奇异快速终端滑模控制(DOB-ANFTSMC)方法。首先,通过设计卡尔曼滤波器,抑制噪声对套印系统的影响,提供有效的状态估计。然后,设计扰动观测器(DOB)进行扰动观测和前馈补偿,并通过所设计的牛顿模拟退火算法对干扰观测器增益寻优处理。其次,设计了一种非奇异快速终端滑模控制器(NFTSMC),有效解决传统滑模控制的奇异性问题,并引入自适应趋近律动态调整控制参数。最后,进行仿真和实验验证。结果表明,扰动观测器的引入能显著提升多层柔性电子器件的套印精度,新算法下套印系统的套印精度为±18μm,调节时间为27 s,控制量波动范围为±80μm/s。相比于传统的比例-积分-微分(PID)控制器、理想状态的线性二次型调节器(LQR)控制器、NFTSMC和ANFTSMC,提出的方法大幅提升了套印精度和调节时间,同时控制量在合理范围内波动,控制平滑,可以很好地满足卷对卷多层印刷柔性电子器件的要求。
CFET制备技术的研究进展
郑浩;秦雨桑;龚启明;李梦姣;互补场效应晶体管(CFET)技术通过将器件集成方式从二维扩展至三维,成为延续摩尔定律的关键突破口。近年来,基于硅的同质CFET和基于范德华异质结构的CFET均取得了重要进展,但仍缺乏系统性综述以推动技术演进。本文聚焦CFET的制备方法,对比单片集成与顺序集成,重点分析热管理、工艺复杂性及材料兼容性等挑战,并强调层状范德华材料在缓解热约束、提升栅控能力方面的核心作用。此外,探讨了沟道工程、栅介质设计及结构优化在电学平衡、热管理与寄生电容抑制中的作用。本综述旨在提供前瞻性视角,强调材料-工艺-结构协同优化,助力CFET技术迈向新阶段。
基于PSO-ELM的谐振式MEMS电场传感器温度补偿方法
厉嘉程;王俊鹏;彭春荣;罗嘉豪;刘文杰;毋正伟;为减小谐振式微机电系统(MEMS)电场传感器由于温度效应产生的灵敏度漂移问题,提出了一种基于粒子群优化-极限学习机(PSO-ELM)的温度补偿方法。对传感器的温度特性进行了理论分析,构建了ELM神经网络温度补偿模型,采用PSO算法优化ELM参数以提升模型精度,并对该模型进行了分析、测试和实验验证。实验结果表明,该模型在-40～+100℃范围内,传感器最大相对漂移量减小到0.4%,热灵敏度漂移降至389×10-6/℃,较补偿前的最大相对漂移量14.508%和热灵敏度漂移4 942×10-6/℃有显著降低;与传统多项式拟合法、未经优化的ELM神经网络法相比,最大相对漂移量分别减小了约78.8%和48.2%,热灵敏度漂移分别减小了约85.4%和68.1%。该方法具有更好的热灵敏度漂移抑制和补偿效果。
基于摩擦纳米发电机的小尺寸风速传感器设计
戴冠宇;苏玉香;吴金霖;郭瀚;刘兴旺;为解决当前基于摩擦纳米发电机(TENG)的风速传感器尺寸较大、应用受限的问题,提出一种基于摩擦纳米发电机的小尺寸风速传感器(MA-TENG),其设计尺寸较小,长、宽、高分别为45、30和22 mm,质量仅14.9 g,适用范围广泛。研究结果表明MA-TENG的开路电压幅值最高达到200 V左右,根据其电压信号的频率与风速之间存在的线性关系,对频率与风速进行拟合,拟合优度R2为0.993 69。通过基于LabVIEW的程序,MA-TENG能实现对2.5～16m/s范围的风速进行实时测量,灵敏度为9.61 Hz/(m·s-1)。通过与商用风速仪的对比实验证明MA-TENG具有较高的测量准确度。该设计为基于摩擦纳米发电机的自驱动传感器的小型化设计提供了一种新的思路。
锡掺杂二维卤化铅钙钛矿(PEA)2PbBr4的电学性能研究
孙艺;刘淇铭;王钟石;吴东旭;徐姣;在太阳能电池、忆阻器、场效应晶体管等多个领域,二维卤化铅钙钛矿在引入有机阳离子以隔绝湿气与氧气来提高材料稳定性的同时也使得其导电性受到影响。另外,二维卤化铅钙钛矿中存在重金属有毒元素铅,会对环境和人体产生危害。研究认为B位掺杂是解决晶体毒性问题和提高光电性能的主要途径。Pb2+具有非常稳定的空间结构,掺杂元素很难进行取代,所以B位掺杂是一个技术难题。通过原位掺杂的方法在二维卤化铅钙钛矿(PEA)2PbBr4中掺杂锡,以掺杂后的(PEA)2PbBr4作为半导体层制备场效应晶体管。该晶体管为p型,相较于未掺杂的器件,其在光照下表现出更为显著的场效应。
双通道协同解耦SAW应变传感器的结构设计与制造
郑引荣;梁晓瑞;谭秋林;为满足发动机、燃气轮机等高温高旋环境下关键部件的健康监测需求,基于硅酸镓镧(LGS)基底创新性地提出了一种双通道协同解耦的高温稳定型声表面波(SAW)应变传感结构。该传感系统采用独特的90°空间正交布局设计,由两个高性能谐振器构成传感单元对,通过高温稳定的铂浆料和铂丝引线实现传感元件在800℃极端环境下的可靠互连。通过优化设计双通道协同解耦算法,可有效消除温度引起的干扰,在25～800℃的宽温域范围内实现0～600με的应变测量,在全温范围内表现出卓越的稳定性,解耦误差控制在-6.8%～+7.6%之间,为极端环境监测提供了高可靠性的解决方案。