- 韩丰赛;王联波;王泽民;刘敏;王占勇;
随着科学技术的飞速发展，柔性压力传感器在人工智能、人机交互等领域的应用越来越广泛。制备快速响应的稳定型灵敏压力传感器备受广大研究学者关注。采用简易浸涂技术，利用二维MXene表面丰富的官能团(—O,—F,—OH)与棉织物中羟基团(—OH)的界面作用，制备了导电棉织物，组装了MXene/棉织物柔性压力传感器。研究结果表明，界面作用使MXene/棉织物柔性压力传感器具有良好的稳定性，且该压力传感器具有宽传感范围(0～80 kPa)和较短的响应时间/恢复时间(53 ms/28 ms),在0～1.60 kPa压力范围内的灵敏度高达3.83 kPa~(-1)。此外，该压力传感器在人体交互方面(手指弯曲、呼吸和咽喉震动)表现出良好的监测效果，有望应用于新一代人体健康系统。
2022年04期 v.41;No.362 339-346页 [查看摘要][在线阅读][下载 2122K] [下载次数：615 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：10 ] - 王攀;刘国龙;蒋倩茹;
超级电容器是一种绿色储能节能器件，其性能主要是由电极材料所决定的。以疏松的石墨烯(GR)为模板，先后以吡咯(Py)和苯胺(ANi)为单体，采用两步原位聚合法制备了具有“三明治”结构的石墨烯/聚吡咯/聚苯胺(GR/PPy/PANi)复合材料，探索了原料比对复合材料结构、微观形貌、电化学性能的影响。研究表明，Py和ANi分别能均匀地聚合在GR和GR/PPy纳米片上；GR/PPy/PANi复合材料具有较小的内阻，兼有双电层电容和赝电容储能，当GR∶Py∶ANi原料质量比为1∶5∶5和电流密度为0.2 A/g时，其放电比电容和能量密度分别达到178.8 F/g和35.8 Wh/kg。原料比对GR/PPy/PANi复合材料电容性能的影响较大，通过对复合材料的优化设计，可以开发用作超级电容器的电极材料。
2022年04期 v.41;No.362 347-355页 [查看摘要][在线阅读][下载 2224K] [下载次数：619 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：5 ] - 王晨瑞;苗瑞霞;张德栋;李永锋;
采用微波辅助烧结法在空气气氛中以1100℃烧结20 min制备出不同Al_2O_3掺杂量(摩尔分数0%～6%)的ZnO陶瓷。通过XRD、SEM、霍尔实验、UV-Vis光谱、Raman光谱、PL光谱的表征，研究了Al_2O_3掺杂量的变化对微波辅助烧结ZnO陶瓷的物相结构、微观组织、电学性能、光学性能的影响。实验结果表明，Al_2O_3掺杂并没有改变ZnO陶瓷的六方纤锌矿结构，随着Al_2O_3掺杂量的增加，在ZnO晶界处逐渐形成ZnAl_2O_4尖晶石相，ZnO晶粒尺寸逐渐减小；微波辅助烧结所制备ZnO陶瓷的室温电阻率和光学带隙随Al_2O_3掺杂量的增加呈先减小后增加的趋势；当Al_2O_3掺杂量为摩尔分数4%时，所制备ZnO陶瓷的综合性能最好，样品的室温电阻率为1783Ω·cm,光学带隙为3.04 eV;随着Al_2O_3掺杂量的增加，Al_(Zn)施主缺陷和深能级缺陷浓度增加，所制备ZnO陶瓷的Raman特征峰强度减弱，PL发光峰强度则呈现增强的趋势。Al_(Zn)缺陷的产生有助于载流子浓度的增加和杂质带的形成，从而改善微波辅助烧结所制备ZnO陶瓷的电学性能和光学性能。
2022年04期 v.41;No.362 356-361页 [查看摘要][在线阅读][下载 1479K] [下载次数：118 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：6 ] - 齐越;王俊强;朱泽华;李孟委;
基于密度泛函理论和非平衡格林函数，研究了中心散射区长度对于锯齿-扶手椅-锯齿型石墨烯纳米带(Z-A-ZGNRs)的电子输运特性的影响。结果表明：中心散射区长度对导电性能有很大的影响。散射区长度较小时，在一定区间内具有明显的负微分电阻现象，长度增加时，这种效应减弱。Z-A-ZGNRs在-2～2 V偏压下存在整流现象，散射区长度较小时，在负偏压下导电性能优于正偏压，存在反向整流现象，最大整流比为1.98;长度较大时在正偏压下导电性能优于负偏压，存在正向整流现象，最大整流比为2.54。在-1～1 eV内，散射区长度较长的能量窗内几乎无透射曲线，表明在该能量区间几乎没有电流，器件处于截止状态。该理论计算结果对石墨烯纳米器件的设计具有一定的参考价值。
2022年04期 v.41;No.362 362-368页 [查看摘要][在线阅读][下载 2299K] [下载次数：206 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 朱挥;陈茜;罗玉玺;
采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了四方本征Mn_4Si_7、 As掺杂及Ga掺杂(同一周期不同主族进行n、p型掺杂)Mn_4Si_7模型的电子结构以及光学性质。通过对其能带、态密度及光学性质的分析可以发现，As、Ga掺入后引入了杂质能带，能带曲线向低能级方向移动，导致禁带宽度减小，杂质的引入使得其介电常数、吸收率、反射率及光电导率等光学性质得到提高。此外，Ga的掺杂对Mn_4Si_7光学性质的增强更为显著。研究结果表明Mn_4Si_7基材料在红外光电器件的应用中显示出了巨大的潜力和研究价值。
2022年04期 v.41;No.362 369-375页 [查看摘要][在线阅读][下载 2041K] [下载次数：84 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 张跃;张腾;黄润华;柏松;
介绍了一种4H-SiC台阶型沟槽MOSFET器件。该结构引入了台阶状沟槽，使用TCAD软件对台阶状沟槽的数量、深度、宽度等参数进行了拉偏仿真，确定了最优台阶结构参数。仿真结果表明，与传统的UMOS器件相比，最优台阶结构参数下的台阶状沟槽MOSFET器件关断状态下的栅氧化层尖峰电场减小了12%,FOM值提升了5.1%。提出了形成台阶的一种可行性方案，并给出了实验结果，SEM结果表明，可以通过侧墙生长加湿法腐蚀的方法形成形貌良好的台阶。
2022年04期 v.41;No.362 376-380页 [查看摘要][在线阅读][下载 1295K] [下载次数：314 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：2 ] - 任二花;李晓延;张虎;韩旭;
为了探究温度和空位浓度对Cu_3Sn层中各元素扩散行为的影响，基于分子动力学方法，使用LAMMPS软件模拟了Cu_3Sn层上空位浓度以及温度对各元素扩散系数的影响。结果表明，Cu_3Sn层各元素的扩散系数均随温度的升高而增大。与不含空位相比，当Cu_3Sn层中存在10%空位时，原子运动更加剧烈，扩散系数增大。进一步研究发现，在一定的温度下(900 K),空位含量增大，扩散系数随之增大。然而，空位含量变化不如温度对扩散系数的影响大。最后，在相同条件下，Cu1和Cu2原子的扩散系数相差不大，且均大于Sn的扩散系数，Cu_3Sn层中的主要扩散元素是Cu。
2022年04期 v.41;No.362 381-386页 [查看摘要][在线阅读][下载 1427K] [下载次数：123 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 张雨林;高成;
在电子设备中广泛应用的玻封二极管属于机械应力敏感器件，异常的封装烧结工艺或过大的安装应力都可能导致玻壳发生开裂失效。通过对一例玻封二极管玻壳开裂失效的问题进行分析，发现杜美丝表面氧化层裂纹缺陷会导致玻壳烧结界面局部产生较大内应力，烧结后冷却速率过快，就会导致这些较大的内应力无法充分释放，产生残余应力，较大的残余应力会造成玻壳在使用中开裂。最后提出了完善工艺参数的措施。
2022年04期 v.41;No.362 387-391页 [查看摘要][在线阅读][下载 934K] [下载次数：100 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：3 ] - 崔志慧;王辰伟;刘玉岭;赵红东;续晨;
在铜互连阻挡层化学机械抛光(CMP)过程中，由于工艺和材料等因素会产生划伤和沾污等缺陷问题，造成器件失效、良率降低及潜在可靠性等问题。研究了抛光液中活性剂及超滤工艺对CMP后缺陷的影响，提出了活性剂和超滤协同控制CMP后缺陷的作用机理。通过粒径和大颗粒测试仪表征抛光液粒径和大颗粒数的变化，通过扫描电子显微镜(SEM)和接触角测试仪表征抛光液的变化。通过缺陷检测仪测试验证CMP后缺陷情况。实验结果表明，加入活性剂在未超滤的情况下，抛光液平均粒径从66.1 nm降为65.3 nm,粒径分布更加集中，缺陷总数从4251降低至1480。在此基础上通过研究不同超滤工艺对缺陷的影响，结果显示，在5μm+1μm二级超滤系统下，抛光液大颗粒数量从34.25万颗/mL减少到26.12万颗/mL,经图形片验证，缺陷总数和各缺陷占比显著降低，对于提高电路性能和产品良率有着重要意义。
2022年04期 v.41;No.362 392-397页 [查看摘要][在线阅读][下载 1631K] [下载次数：140 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] - 刘久春;杨雪霞;
提出了一种收集环境电磁能量的Vivaldi多频整流天线。接收天线为新型高增益对趾Vivaldi宽带天线，通过在两个金属臂外侧刻蚀两列不等长的锥形槽来延长其表面电流路径，从而改善低频辐射模式，天线在2～4.5 GHz低频带内增益提高了1～4.2 dBi。天线在1.16～6 GHz宽带内S_(11)参数小于-10 dB,在该频段内设计三频整流电路，其Π型和T型两级阻抗匹配网络用于接收天线和整流二极管输入阻抗的匹配。将接收天线和整流电路集成，实验结果表明：当接收功率为2 dBm时，整流天线在2.06,3.43,5.25 GHz三频点处的最大转换效率分别为44.2%,42.8%,39.7%。该多频整流天线可用于物联网中的低功耗电子设备供电。
2022年04期 v.41;No.362 398-404页 [查看摘要][在线阅读][下载 2862K] [下载次数：265 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：3 ] - 王传云;张喜强;王丽娜;韩志文;
为了更好地满足无线通信系统对微波电路双频/多频段的需求，基于微带-槽线双层结构设计了一款应用于S波段的双频滤波功分器。首先，在单个半波长微带谐振器基础上，利用枝节加载技术设计一款双模谐振器，实现双频带通滤波器设计，并将该滤波器与Wilkinson功分器进行集成，实现双频滤波功分器设计；其次，利用微带线和槽线的对偶关系，在不增加电路尺寸的基础上，引入双模槽线谐振器与微带谐振器进行垂直级联，从而展宽滤波功分器的两个通带带宽；最后利用枝节加载技术优化馈电网络。由于双模微带-槽线谐振器和馈电网络自身的特性，在每个通带的两侧分别产生一个传输零点，实现较高的带外选择性，且每个传输零点单独可控。双频滤波功分器的两个通带中心频率分别工作于2.17 GHz和3.55 GHz,相对带宽分别为8.29%(2.08～2.26 GHz)和8.15%(3.41～3.7 GHz)。仿真结果和实测结果基本吻合。
2022年04期 v.41;No.362 405-411+417页 [查看摘要][在线阅读][下载 2332K] [下载次数：185 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 万成功;鲁佳慧;黄光明;
针对斩波调制导致的输出纹波和带宽受限的问题，采用复合路径结构，将运放分为高频低增益的主路径和低频高增益的辅助路径，主路径决定带宽，辅助路径决定失调，斩波调制位于辅助路径，解除了带宽限制；将Ping-pong自动调零与斩波调制相结合，减小了运放的失调和斩波调制导致的纹波；采用复合路径混合嵌套米勒补偿的方法来进行频率补偿，保证了多级运放的稳定性。低失调运放的设计基于华虹宏力(GSMC)0.13μm CMOS工艺，经Spectre仿真得到，运放的单位增益带宽为3.53 MHz,输入等效失调电压小于15.8μV,纹波等效到输入小于175μV,满足低频微弱信号的放大需求。
2022年04期 v.41;No.362 412-417页 [查看摘要][在线阅读][下载 1317K] [下载次数：497 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：7 ] - 李佳伟;李斌;
为应对未来射电天文发展对超过十倍频程带宽接收性能的需求，实现厘米波多波段同时观测，使用法国OMMIC公司70 nm GaAs mHEMT工艺研究并设计一款工作频率为0.3～8 GHz的超宽带单片微波集成低噪声放大器芯片。放大器电路采用三级级联放大结构，双电源供电，芯片尺寸为2000μm×1000μm。仿真结果显示，常温下芯片在整个工作频段内增益大于40 dB,噪声温度优于65 K,在8 GHz处达到最低噪声51.4 K,无条件稳定。该芯片工作频率覆盖P,L,S,C,X五个传统天文观测频段，适用于厘米波段的超宽带接收机前端，并满足未来毫米波拓展中频带宽的需求。
2022年04期 v.41;No.362 418-422页 [查看摘要][在线阅读][下载 1370K] [下载次数：231 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：3 ] - 张博;黄晴;吴昊谦;
基于InGap/GaAs HBT工艺设计了一款宽带无源双平衡混频器，针对双平衡混频器射频中频交叠及射频到中频端口隔离度差的问题，采用了双混频环+新型滤波补偿网络的结构，不仅提高了隔离度和线性度，同时扩宽了带宽，改善了混频器整体性能。射频、本振频率为1.5～5.0 GHz,射频功率为-10 dBm,本振功率为13 dBm,中频频率为DC～1.5 GHz。仿真结果表明，变频损耗(Conversion Loss)为7 dB,本振与射频信号隔离度(Iso＿LO/RF)为44 dB,本振与中频信号隔离度(Iso＿LO/IF)为45 dB,射频与中频信号隔离度(Iso＿RF/IF)为35 dB,IIP3为20 dBm,芯片面积为1.6 mm×1.6 mm。
2022年04期 v.41;No.362 423-428页 [查看摘要][在线阅读][下载 1691K] [下载次数：361 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：5 ] - 张金洋;汪西虎;董振斌;王江涛;徐佳豪;
提出了一种应用于锂电池保护芯片的高精度过流保护电路。电路采用键合丝实现电流采样，避免了额外导通电阻及功耗的引入；过流阈值设定通过参考电压电路实现，具有较强的灵活性；预放大电路采用完全对称的负反馈结构有效抑制自身失配带来的影响，同时能够将微小误差电压可靠检测并放大，以此减小比较器失配电压的干扰；比较器电路对参考电压及采样电压进行比较，从而实现过流状态判断及响应。电路设计基于0.18μm BCD (Bipolar-CMOS-DMOS)工艺实现。仿真结果表明，整体电路过流阈值精度为5.5%;负载电流在0.5～3 A范围内变化时，采样精度为99.97%。
2022年04期 v.41;No.362 429-435页 [查看摘要][在线阅读][下载 2187K] [下载次数：599 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：3 ] - 艾凯旋;刘云婷;刘洋;
有源矩阵触摸屏内部集成了薄膜晶体管(TFT),用于控制触摸点的通断。针对现有有源矩阵触摸屏驱动电路输出电压只有+5 V及-5 V,且无法根据实际情况动态调节输出电压来满足薄膜晶体管高响应度的问题，设计了一种关于TFT触摸屏的驱动电路。其可以根据触摸屏中不同类型薄膜晶体管的导通特性动态输出范围为+5～+15 V的导通电压和-15～-5 V的关断电压。最后通过搭建测试验证平台进行测试，有源矩阵触摸屏驱动电路的同一通道可以输出正向和反向电压，且可以根据薄膜晶体管的工作状态动态调节输出电压的大小，验证了驱动电路的功能。
2022年04期 v.41;No.362 436-440页 [查看摘要][在线阅读][下载 1371K] [下载次数：134 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] 下载本期数据