- 杨斌;王荣;张晗;李勃;
在5G高频通信时代,电子产品向微小型化和多功能化方向发展,对电子元器件的集成和封装提出了更高的要求。低温共烧陶瓷(LTCC)技术作为无源元器件集成的关键技术,在开发高频、高性能、高集成度的电子元器件方面具有显著优势,对我国高频通信的发展有着举足轻重的作用。本文首先介绍了LTCC技术的特点及优势,随后综述了LTCC材料及器件的国内外总体发展情况,之后针对我国LTCC产业存在的主要问题、经济社会需求及未来发展重点进行了深入的分析,最后对高性能LTCC材料及器件核心技术的发展、电子基础产业核心竞争力的提高,提出相应的思考与建议。
2021年03期 v.40;No.349 205-210页 [查看摘要][在线阅读][下载 111K] [下载次数：958 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：20 ] |[阅读次数：28 ] - 李莉;林杉杉;王永耀;于慧慧;王军;
对近年来国内外基于涡致振动的压电俘能结构进行了对比、分析,简述了"鳗鱼"式、单悬臂梁式、垂直复摆式以及阵列式俘能结构的原理和特性。分析显示目前对单个俘能结构发电性能及影响因素的研究较多,而对多个俘能结构阵列的研究较少,且大多俘能结构都应用于高速气流中,而对于低速水流等复杂环境中使用的俘能结构还较少。针对压电俘能技术的能量收集电路,对比分析了标准能量收集电路、同步开关电荷能量收集电路、串联同步电感能量收集电路和并联同步电感能量收集电路的优缺点。分析结果表明目前大多数能量收集电路所需输入电压较高,导致一些产生较小电压的俘能结构能量转化效率不高。在此基础上,介绍了一种基于涡致振动的内置压电悬臂梁柔性圆筒俘能结构,用于将海洋、江河底部的流体动能转换为电能。并指出俘能结构阵列将是涡致振动能量收集技术的发展趋势,优化能量收集电路,提高转化效率是该技术发展亟待解决的问题。
2021年03期 v.40;No.349 211-218页 [查看摘要][在线阅读][下载 673K] [下载次数：349 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：16 ] - 王嘉程;王丽坤;仲超;
随着现代化、智能化技术的不断加强,智能材料的投入和使用推动了现代智能仪器的良性发展。作为压电传感器领域的核心元件,1-3型压电复合材料的出现优化了纯陶瓷类压电材料的性能,是当前一种具备高机电特性、高稳定性的功能材料,已被广泛应用于水声检测、无损探伤、医疗超声等技术领域。近年来,随着换能器对高频宽带、耐高温高压的技术需求不断提升,系列1-3型压电复合材料衍生类设计也随之诞生。本文综述了国内外1-3型压电复合材料的研究进展,主要包含1-3型压电复合材料的结构与特性以及常用制备方法,详细分析了1-3型压电复合材料在结构和组成相方面的两种衍生类设计。最后对1-3型压电复合材料的问题与未来发展进行了总结和展望。
2021年03期 v.40;No.349 219-228页 [查看摘要][在线阅读][下载 424K] [下载次数：1032 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：18 ]
- 张文倩;商世广;崔万照;王睿;高浪;
采用水热法和电子束蒸发法制备了铝(Al)纳米颗粒修饰的氧化锌(ZnO)纳米棒,研究Al纳米颗粒局域表面等离子体共振效应对ZnO纳米棒紫外光响应特性的影响。实验结果表明,修饰后的ZnO纳米棒表面附着有Al纳米颗粒,在未影响ZnO纳米棒六方纤锌矿结构的条件下,能有效改善ZnO纳米棒的光致发光性能;Al纳米颗粒可增强ZnO纳米棒在紫外-可见光区范围的吸收率,使ZnO纳米棒的光电流从1.35 mA提高到3.6 mA。相比未修饰的ZnO纳米棒,Al纳米颗粒可有效提升ZnO纳米棒的光响应度、灵敏度和光暗电流比,同时缩短了响应恢复时间,有助于紫外探测器的实际应用。
2021年03期 v.40;No.349 229-233页 [查看摘要][在线阅读][下载 335K] [下载次数：292 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：15 ] - 阳生红;蒋志洁;张曰理;
采用射频磁控溅射法制备了Mn掺杂ZnO(Zn_(1-x)Mn_xO,其中x=0,0.03,0.06)薄膜。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、原子力显微镜(AFM)和超导量子干涉磁强计(SQUID)对薄膜结构和磁性能进行了研究。XRD和Raman研究表明,不同浓度Mn掺杂ZnO薄膜均为ZnO的六角纤锌矿结构,并沿(002)晶面择优取向,未检测到Mn以及与Mn相关的氧化物杂相。随着Mn掺杂浓度的增大,薄膜的结晶质量下降,晶粒尺寸减小。AFM研究结果与XRD和Raman结果相一致。SQUID测量表明Mn掺杂ZnO薄膜表现出室温铁磁性,Mn掺杂量x为0.03和0.06时,在1.59×10~6 A/m磁场下的磁化强度分别为0.12和0.18 A·m~2/kg。随着Mn掺杂浓度的增大,磁化强度和矫顽力增大。基于XRD、Raman和AFM研究结果,可以认为Mn掺杂ZnO薄膜的铁磁性与杂相无关,属于样品的本征磁性。
2021年03期 v.40;No.349 234-238页 [查看摘要][在线阅读][下载 315K] [下载次数：265 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：17 ] - 璩光明;杨莹丽;王国东;杨林林;
通过分析长周期光纤光栅(LPFG)透射波长与金属氧化物半导体材料电导率、折射率之间存在的关联性,针对性分析了温度对材料气敏性能的影响,综合讨论金属氧化物半导体材料应用于LPFG气敏传感的合理性。建立了金属氧化物半导体材料应用于LPFG气敏传感时各相关量之间对应的逻辑关系,并利用光纤光栅传感特性辅助分析系统做出理论计算进行验证。计算结果与理论分析呈现出良好的一致性,当还原性气体吸附导致外包层n型金属氧化物半导体材料折射率增大时,LPFG透射波长逐渐向短波方向移动,表现出了相应的气体敏感特性。
2021年03期 v.40;No.349 239-243页 [查看摘要][在线阅读][下载 181K] [下载次数：204 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：24 ] - 朱相宇;张建寰;谢哲欣;刘万山;
基于微纳加工技术制备了具有非对称场效应结构的石墨烯/光波导集成器件,首次实验测试了交换源漏电极前后器件场效应输运特性差异,并与石墨烯场效应管进行对比分析了引入光波导结构对器件输运特性的影响。由石墨烯场效应器件模型对测试结果进行分析,结果表明交换源漏电极前后器件载流子迁移率分别为787.76和394.67 cm~2·V~(-1)·s~(-1),表现出明显手性差异。同时与传统石墨烯场效应器件相比,引入光波导结构改变了石墨烯沟道表面残余载流子浓度、沟道形态及掺杂分布。由此产生的电势分布和感应电荷浓度差异在影响器件输运性能的同时表现出了与传统器件相反的输运特点。
2021年03期 v.40;No.349 244-249页 [查看摘要][在线阅读][下载 287K] [下载次数：109 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：15 ] - 赵智源;杜江锋;刘勇;于奇;
PN结边缘处存在的电场拥挤现象一直是限制器件耐压提升的关键原因。以缓解PN结边缘处的电场拥挤现象为目的,一种具有复合介质层的垂直GaN基梯形二极管被提出。该结构通过高/低K复合介质层在PN二极管的漂移区内部引入一个新的电场峰值调节漂移区的电场分布,从而提高器件的耐压。Silvaco TCAD仿真工具被用于对复合介质结构GaN基梯形二极管的介质层的宽度、高/低K介质层界面与PN结界面之间的距离和梯形二极管的底角等关键参数进行优化设计,优化后双层复合介质结构二极管的击穿电压(BV)达到了4360 V,相比没有复合介质层的GaN基普通二极管结构2780 V的耐压,该结构的耐压提高了56.8%,正向导通电阻(R_(on))为1.53 mΩ·cm~2,Baliga优值(BFOM)为12.4 GW/cm~2。三层复合介质结构GaN基梯形二极管的击穿电压(BV)为5360 V,相比没有复合介质层的GaN基普通二极管,该结构的耐压提高了92.8%,R_(on)为1.53 mΩ·cm~2,BFOM为18.78 GW/cm~2。与此同时,该优化结构的平均击穿电场为3.35 MV/cm,接近GaN材料的理论极限。证明了该复合介质结构对调节漂移区电场以提升耐压的有效性。
2021年03期 v.40;No.349 250-256+261页 [查看摘要][在线阅读][下载 1071K] [下载次数：200 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：12 ] - 张博;李虎斌;
为了解决无线电台射频前端预选滤波器低插损、高抑制的需求,采用一种变形的耦合谐振式带通滤波器,设计了一款高性能的LC电调滤波器。通过混合电磁耦合原理在两个谐振回路之间和电感耦合单元上分别引入并联电容,使得带通滤波器在左右两端引入传输零点,改善带外衰减性能。通过电路仿真以及实物测试,设计出30～512 MHz调谐范围的电调滤波器。实测结果表明,滤波器插入损耗小于1.5 dB,1 dB相对带宽大于10%,驻波比小于2∶1,由于传输零点的存在,使得电调滤波器在二倍频处具有极大的带外抑制性能,与仿真结果基本吻合。
2021年03期 v.40;No.349 257-261页 [查看摘要][在线阅读][下载 734K] [下载次数：211 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：13 ] - 董健;刘志福;王蒙;
增材制造(3D打印)技术和液态金属结合可以快速制作出结构灵活、功能新颖、适用于不同场景的天线形式。本文设计了一款用于可穿戴手环的液态金属3D打印天线,该天线工作在2.4,3.3和5.5 GHz三个频段。通过3D打印技术加工出共形于人体手腕的介质基板和微通带空腔,然后用液态金属快速填充微通带空腔形成天线的辐射导体。利用全波仿真软件对天线结构和参数进行优化,验证了3D打印基板厚度对天线辐射效率的影响以及天线辐射模式与人体组织间的相互影响。该设计概念性地验证了基于3D打印技术和液态金属的天线在可穿戴及共形电子元件领域的应用,天线结构简单且易于加工,可根据实际应用场景制作出结构和性能更加灵活的天线。
2021年03期 v.40;No.349 262-267页 [查看摘要][在线阅读][下载 354K] [下载次数：537 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：14 ] - 张胜;王康;徐聪;谢振江;仝梦寒;
为了提高器件抗干扰和易于集成的能力,提出了两款基于平面倒F天线的新型低剖面差分滤波天线。首先基于开口环谐振器设计了一款差分带通滤波器,然后分别通过直角和斜角形式的微带线级联差分倒F天线和滤波器,调节微带连接线实现阻抗匹配最终得到了两款差分滤波天线。设计结果表明:两款滤波天线都工作在5 GHz左右,相对工作带宽均约为5%,通带内增益和方向图稳定,平均增益约为4 dBi。该差分滤波天线为单层结构,剖面厚度仅为0.508 mm,同时对共模噪声具有明显的抑制效果。滤波天线的测试结果与仿真结果基本相符。
2021年03期 v.40;No.349 268-273页 [查看摘要][在线阅读][下载 561K] [下载次数：434 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：15 ] - 许理达;戴家赟;孔月婵;王元;
针对基于外延层转移技术的InP HBT与Si COMS异质集成工艺中的器件互连问题,本文系统性地开展了ICP干法刻蚀BCB(苯并环丁烯)工艺研究。重点研究了射频功率、腔室压强和刻蚀气体SF_6/O_2体积比等条件对刻蚀速率、刻蚀通孔洁净度和通孔侧壁形貌的影响。在此基础上通过相关刻蚀工艺的合理优化,实现了孔深5μm、深宽比1∶1、侧壁光滑、高垂直度的BCB通孔制备,相关研究为后续InP HBT等化合物半导体器件与Si CMOS器件间高密度的集成和高可靠的互连提供坚实的技术支撑。
2021年03期 v.40;No.349 274-279页 [查看摘要][在线阅读][下载 349K] [下载次数：194 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：13 ] - 陈金祥;田壮;程浩;刘松坡;
针对光电器件气密封装需求,提出采用多层电镀技术制备含金属围坝的三维陶瓷基板。分析了该技术可行性,重点研究了电镀时间与电流密度对镀层厚度影响,随后采用多层图形电镀技术制备了含铜围坝的三维陶瓷基板,最后对其围坝结构精度、结合强度及可靠性进行了测试,并与粘接法制备的三维陶瓷基板进行对比。结果表明,采用多层电镀法制备的三维陶瓷基板具有围坝尺寸精度高(误差控制在10μm以内)、结合强度高(剪切强度高达45.5 MPa)、耐热性好(可耐受350℃高温)、腔体气密性好(漏率小于3×10~(-8) Pa·m~3·s~(-1))等技术优势,有望在光电器件(如深紫外LED、VCSEL激光器、加速度计、陀螺仪等)封装中得到应用。
2021年03期 v.40;No.349 280-285页 [查看摘要][在线阅读][下载 339K] [下载次数：330 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：17 ]