综述

• 毫米波半导体元器件技术研究发展

  时翔;崔恒荣;

  毫米波技术已经在各种重要技术领域获得瞩目的应用,毫米波半导体元器件成为毫米波系统应用中必不可少的核心部件。在毫米波二端口器件方面,介绍了肖特基势垒二极管、雪崩二极管以及耿氏二极管的技术及其发展,在毫米波三端口器件方面,介绍了高电子迁移率晶体管和异质结双极晶体管的技术及其发展,为国内发展自主的毫米波半导体元器件技术,提供必要的参考依据和研究思路。

  2019年03期 v.38;No.325 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 4227K]
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研究与试制

• 富锂材料Li_(1.2)[Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2的Mo掺杂及电化学性能研究

  杨凯;耿萌萌;叶俊;高运兴;钟健健;

  富锂锰基正极材料由于其高理论比容量和较高的工作电压深受人们的青睐,然而循环稳定性差、电压衰减严重和倍率性能差等一系列问题限制了其在锂离子电池中的商业应用。为了改善其电化学性能,利用共沉淀-煅烧法成功制备了不同摩尔量钼元素掺杂的富锂锰基正极材料Li_(1.2)[Mn_(0.54-)_xNi_(0.13)Co_(0.13)Mo_x]O_2(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)。钼元素主要取代富锂材料Li_(1.2)[Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2结构中的锰位,由XRD衍射结果可知,钼元素的掺杂保持了材料本体的晶体结构。富锂材料经掺杂改性表现出优异的电化学性能,Li_(1.2)[Mn_(0.51)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mo_(0.03)]O_2在0.5C倍率下循环100圈的放电比容量达到200.6 mAh/g,容量保持率为89.27%;Li_(1.2)[Mn_(0.52)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mo_(0.02)]O_2的首圈库伦效率由74.41%提高到81.47%。这主要是由于钼的掺入抑制了晶格氧的脱出,提高了材料的结构稳定性。电化学阻抗测试也进一步表明钼掺杂可以有效提高材料的导电性和界面电化学反应活性。

  2019年03期 v.38;No.325 7-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 5226K]
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• MXene/聚吡咯复合材料的制备及其超电性能研究

  刘晓辉;胡海波;孙铭泽;王其洋;毕红;

  新型材料MXene(过渡金属二维碳化物,氮化物和碳氮化物)由于其良好的电化学活性而被广泛应用于储能材料。聚吡咯因其具有稳定的导电性而常用作超级电容器材料。通过原位聚合法成功制备MXene(Ti_3C_2T_x)和聚吡咯(PPy)复合材料。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对Ti_3C_2T_x/PPy复合电极材料进行表征,结果表明PPy均匀地包覆在Ti_3C_2T_x表面。这种独特的复合材料展现良好的协同作用,有效提高了电子和离子的传输速率。电化学测试表明:Ti_3C_2T_x和聚吡咯质量比为2∶1时复合材料表现出最好的电化学性能,当电流密度为1 A·g~(-1)时,Ti_3C_2T_x/PPy-2的比电容达到139 F·g~(-1),并且拥有较好的倍率性能。结果表明Ti_3C_2T_x/PPy复合材料可用于制备超级电容器电极材料。

  2019年03期 v.38;No.325 16-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 3843K]
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• CuO-TiO_2气敏材料的制备及其低温丙酮气敏特性研究

  郑洁;潘国峰;韩楠;肖悦;王如;

  采用溶胶-凝胶法制备了CuO掺杂TiO_2纳米材料并用于丙酮气敏传感器制备,通过XRD和SEM对样品的物相结构和表面微观形貌进行表征,利用EDS对样品的元素种类与平面分布进行了分析,研究了CuO掺杂量、工作温度、光激发等对元件气敏性能的影响。结果表明,CuO-TiO_2对丙酮表现出良好的选择性,掺杂6.6%(质量分数)CuO的CuO-TiO_2,经500℃退火后,在75℃下,对体积分数为1000×10~(-6)丙酮的灵敏度达到106.71,响应时间和恢复时间均为2 s;同时研究还显示光激发可以有效提高元件的气敏性能,紫外光照射下元件对丙酮的灵敏度相比无光条件下增幅95%,而可见光照射下元件对丙酮的灵敏度相比无光条件下仍能增幅50%。

  2019年03期 v.38;No.325 21-27+33页 [查看摘要][在线阅读][下载 5374K]
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• 烧结温度对Ba(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3陶瓷的介电性能的影响

  徐源;付蕾;张营堂;陈立贵;赵更锐;

  锆钛酸钡陶瓷由于具有优异的电学性能广泛应用于多层陶瓷电容器(MLCC)等电子元器件。在传统的固相反应制备工艺中,固相反应的烧结温度直接影响着陶瓷的晶体结构、微观形貌和介电性能等。本文采用固相反应法,通过控制不同的烧结温度,制备出一系列的Ba(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3陶瓷样品。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、阻抗分析仪对其晶体结构、微观形貌、介电性能等物理性能进行表征。结果表明烧结温度在1255～1315℃下,X射线衍射图谱显示锆钛酸钡陶瓷样品均为立方相结构,没有出现杂相。当烧结温度为1305℃时,陶瓷样品的结晶最好,密度也最大,相对介电常数达到最大值12295。

  2019年03期 v.38;No.325 28-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 3257K]
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• 复合离子(NaCe)取代SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷的介电、铁电、压电特性研究

  郇正利;闫锋;王文林;陆宏婷;王春明;

  利用普通陶瓷工艺制备了A位复合离子(NaCe)取代的Sr_(1-)_x(NaCe)_x_(/2)Bi_4Ti_4O_(15)(x=0.00～0.20)压电陶瓷,研究了(NaCe)对SrBi_4Ti_4O_(15)(SBT)陶瓷的介电、铁电和压电特性的影响。研究表明,复合离子(NaCe)的取代降低了SBT陶瓷的介电损耗tanδ,降低了SBT陶瓷的矫顽电场E_c,提高了SBT陶瓷的压电系数d_(33)。纯的SBT压电陶瓷的矫顽场E_c=94 kV/cm,复合离子(NaCe)取代的SBT-NaCe(x=0.10)陶瓷的矫顽场E_c=70 kV/cm。随着复合离子(NaCe)含量的增加,SBT的压电性能先增加,然后减小。在x=0.10组分处,SBT-NaCe(x=0.10)陶瓷具有最大的压电系数d_(33)=28 pC/N,约为纯的SBT陶瓷压电系数(d_(33)约15 pC/N)的两倍,其居里温度T_C为510℃。复合离子(NaCe)取代SBT陶瓷压电性能的提高归因于复合离子(NaCe)的取代降低了SBT压电陶瓷的矫顽电场,使得SBT压电陶瓷更容易极化,从而发挥其潜在的压电性能。同时,压电性能的提高还归因于复合离子(NaCe)的取代降低了SBT压电陶瓷的介电损耗和漏电流。材料的退火实验表明:复合离子(NaCe)取代的SrBi_4Ti_4O_(15)压电陶瓷在400℃以下具有较好的压电性能温度稳定性。

  2019年03期 v.38;No.325 34-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 2961K]
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• 基于类电磁诱导透明的超材料的传感特性研究

  杨其利;梁兰菊;闫昕;张璋;

  理论和实验研究了一种由闭合方环(CSRR)和开口圆环(SRR)组合的具有类电磁诱导透明(EIT-like)效应的超材料谐振器。结果表明,该谐振器在0.64 THz附近的透明峰是由CSRR的电谐振和SRR的磁谐振干涉相消引起的;基底损耗对透射峰强度的影响很大;实验验证了该谐振器透射谱和模拟结果基本一致;类电磁诱导谐振峰对周围固体介质折射率变化具有很高的灵敏度,其值达到188 GHz/RIU,该谐振器还能分辨不同浓度的乙醇溶液。

  2019年03期 v.38;No.325 40-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 2823K]
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• 基于LCP基板的平面叉指电容研究

  刘维红;马绍壮;李晓品;

  平面叉指电容作为电路系统中的重要器件,对电路性能影响极其重要。本文在50μm厚度双面覆铜的液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer,LCP)基板上加工了多款平面叉指电容,系统研究了平面叉指电容的叉指长度、宽度和间距的变化对其电容值的影响规律。结果表明:叉指长度从3 mm增加到4 mm,叉指电容容值增加1.63 pF;叉指宽度从0.2 mm增加到0.3 mm,叉指电容容值增加2.35 pF;叉指间距从0.1 mm增加到0.2 mm,叉指电容容值减少0.75 pF。通过集总参数等效,建立了平面叉指电容的等效电路,分析了等效电路中集总器件和不同平面叉指电容物理结构参数的对应关系,为LCP工艺中电容的设计提供了技术参考。

  2019年03期 v.38;No.325 45-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 2326K]
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• 一种新型FBAR结构的设计

  张浩;张志杰;翟宇鹏;程皓;吴永盛;

  针对传统FBAR(Film Buck Acoustic Resonator)制备困难、成品率低的问题,提出一种新型FBAR结构(SU8-FBAR)。利用高分子聚合物材料SU8薄膜代替传统FBAR的支撑层和声波限制结构,增加了FBAR器件的机械强度,且易于制备,成品率较高。采用AlN作压电薄膜,分别以Mo、Pt、CNT、Al作为电极,利用Comsol Multiphysics仿真软件对SU8-FBAR的结构参数进行仿真优化。结果显示,当电极材料为CNT、上电极厚度为0.1μm、SU8薄膜厚度为5μm时,SU8-FBAR的综合性能最优:SU8-FBAR的品质因数(Q)值达到1210,几乎为传统FBAR Q值的3倍;机电耦合系数为0.063,高于传统FBAR的0.0425。该器件能检测到极小谐振频率的变化,可用于微生物传感领域。

  2019年03期 v.38;No.325 50-55+61页 [查看摘要][在线阅读][下载 6732K]
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• 基于耦合倒L加载法的WLAN双频印刷天线的设计

  严冬;李思伟;胡安沙;向镍锌;王平;

  针对WLAN应用中多频段的传输要求和已有双频WLAN印刷天线存在的增益较小、带宽偏窄、尺寸偏大、回波损耗较高的问题,提出一种新的双频天线结构,即在传统倒F天线的基础上增加一个与之耦合的倒L枝节,从而得到可以覆盖WLAN频段且占用面积仅为35 mm×10 mm的双频天线。利用HFSS 13.0电磁仿真软件对天线参数进行仿真分析和优化。仿真结果表明,在2.4 GHz和5 GHz频段两个谐振点的S_(11)(回波损耗)分别低至-55.9 dB和-44.8 dB,最高增益分别达2.61 dBi和3.38 dBi,相对带宽分别为9.1%(2.40～2.63 GHz)和25.4%(5.15～6.65 GHz)。采用矢量网络分析仪对天线实物进行了测试,实测结果与仿真结果一致性良好,可以满足WLAN的需要。

  2019年03期 v.38;No.325 56-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 5137K]
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• 一种用于Ku波段角锥天线方向性增强的结构设计

  李振宇;熊祥正;廖成;程友峰;严煜铭;

  为了提高传统角锥喇叭的增益性能,设计了一种基于相位补偿方法的外置结构。从中心频点处的相位分布出发,通过在传统角锥喇叭口径面上外置镂空的同心圆柱,改善相位分布,从而实现频段内各个频点的相位补偿。选择Ku波段角锥喇叭天线作为初始模型,使用Ansoft公司的三维电磁仿真软件HFSS对外置加载结构进行仿真优化验证。仿真结果表明该天线在13～17 GHz频段内的增益平均提高了2.99 dB,中心频率处的增益提高了3.27 dB。与采用双负媒质结构的方法对比,可以实现更好的方向性。

  2019年03期 v.38;No.325 62-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 4662K]
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• G1J50M合金磁性能退化预报模型与微观机理

  王军锋;宫灯;王晓光;姜龙涛;

  为丰富可靠性工程的基础研究,针对温度加速试验的G1J50M软磁合金进行显微组织与磁性能演化规律分析。G1J50M合金在加速贮存期间饱和磁化强度发生不可逆退化。加速贮存破坏了G1J50M合金畴壁附近磁矩的排列,磁畴形状改变,畴宽分布范围增大,从而使自发磁化场强度逐渐减弱。G1J50M合金饱和磁化强度值在贮存当量20年内退化约4.82%。基于磁畴宽度的磁性能退化预报模型将有助于指导并优化稳定化贮存工艺。

  2019年03期 v.38;No.325 67-70+76页 [查看摘要][在线阅读][下载 2928K]
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技术与应用

• 镍电极多层瓷介电容器烧结工艺的研究

  程淇俊;易凤举;徐豪;丁登杰;谢东辉;

  通过对比试验,详细讨论了烧结工艺中烧结温度、氢气浓度、加湿器水温和再氧化空气流量对贱金属电极多层瓷介电容器(BME-MLCC)性能的影响。使用扫描电子显微镜(SEM)对烧结后瓷体形貌进行表征,并对制成的样品进行电性能分析。结果表明:烧结温度是影响样品介电常数和介质层致密性的重要因素。随着烧结温度的升高(1255～1285℃),样品介电常数先增大后减小,介质层更加致密。氢气浓度对样品绝缘电阻有较大影响,随着氢气浓度的增大(体积分数0.5%～1.5%),样品绝缘电阻先增大后减小。加湿器水温升高(35～45℃),样品绝缘电阻随之增大,损耗角正切降低。再氧化空气流量增大(5～15 mL/min),样品绝缘电阻增大,损耗角正切先减小后增大。

  2019年03期 v.38;No.325 71-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 6042K]
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• 合金化方法抑制银晶须生长的研究

  徐强;林广;张瑞强;肖富强;

  瓷介电容器具有诸多优点而被广泛用于电子电路中,而瓷介电容器引出端金属层会自发生长晶须,晶须的产生会造成电气短路、残屑污染、等离子体电弧放电等问题,对电子行业产生一定风险。本文以瓷介电容器端面银层为研究对象,利用合金化的方法,通过向银中添加一定含量的钯,经充分混合、涂覆、烘干、烧银后置于低气压受热环境下,借助SEM、EDS等方法探究添加钯对银晶须生长的影响。结果表明,通过向银中添加钯不能完全抑制银晶须的生长现象,但钯能够减缓银的迁移速率,延长晶须生长孕育期,在一定程度上能够抑制银晶须的生长。

  2019年03期 v.38;No.325 77-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 2207K]
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• 反铁电脉冲电容器特性的测试技术研究

  杜赫迪;曲明山;张亚梅;乔峰;胡琳;

  基于反铁电脉冲电容器的特点,目前暂没有相应的国家标准对脉冲电容器的容量、放电电流测试条件进行详细规定,为了形成反铁电脉冲电容器的测试方法和要求,借助以触发管为核心的放电回路,来研究反铁电脉冲电容器与常规高压电容器的差异。通过比较反铁电脉冲电容器与常规高压电容器耐压后容量变化,可知反铁电脉冲电容器的容量在耐压后上升幅度超出常规高压电容器要求的允许偏差范围,常规测试方法不能满足反铁电脉冲电容器的容量测试要求,通过在不同电压下比较反铁电脉冲电容器充放电次数,可知放电电流测试的电压值高于额定工作电压,电容器的可靠性会下降,以此来确认可靠性高的电压使用范围。而上述试验结果,为形成适合反铁电脉冲电容器的测试方法和要求提供了借鉴。

  2019年03期 v.38;No.325 81-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1102K]
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• MMIC芯片衰减器的设计与检测

  王聪玲;钟清华;龙立铨;张铎;张青;

  本文提供了一种单片微波集成电路(MMIC)芯片衰减器,采用氮化钽薄膜作为电阻材料,利用嵌套掩膜刻蚀技术将芯片衰减器结构一层一层套刻在陶瓷基片上。主要研究了利用氮化钽薄膜电阻制作芯片衰减器的优点,结合HFSS仿真软件,建立3 dB和10 dB芯片衰减器的有限元模型,并对实物产品进行测试验证。试验结果表明:3 dB芯片衰减器在DC～20 GHz工作频率内有较好的衰减响应,回波损耗在整个宽频带内都小于-20 dB,衰减量偏差在DC～12 GHz工作频率内小于±0.3 dB。10 dB芯片衰减器在DC～20 GHz工作频率内也有较好的衰减响应,回波损耗在整个宽频带内都小于-19 dB,衰减量偏差在DC～12 GHz工作频率内小于±0.35 dB。

  2019年03期 v.38;No.325 86-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 3794K]
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