刊 名:
电子元件与材料
ELECTRONIC COMPONENTS AND MATERIALS
主 办
国营第715厂
中国电子学会
中国电子元件行业协会
刊 期:月刊
出版地:成都市
语 种:中文
开 本:大16开
刊 号:

ISSN 1001-2028
CN 51-1241/TN
邮发代号:62—36
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综述与评论

  • 高储能密度铁酸铋基无铅铁电陶瓷研究进展

    郭慧涛;范桂芬;曾芳芳;陈宇鑫;吕文中;

    电介质电容器因其充放电快、功率密度高的独特优势而在脉冲电源系统和各类电子设备中得到了广泛应用。目前商用高功率固态电容器主要使用陶瓷介质作为储能材料,其中铁电陶瓷因其高储能密度而在近年来受到了学者的关注。然而普通铁电体高的剩余极化强度阻碍了其储能密度的提升。铁酸铋基铁电体拥有高自发极化强度和高剩余极化强度,通过诱导弛豫态可有效降低其剩余极化强度而保持较大的自发极化强度,并解决击穿场强与极化强度之间的制约关系,从而实现优异的储能性能。首先概述了介质储能材料的主要性能参数以及铁酸铋无铅铁电陶瓷作为铁电储能材料的特性与优势,其次对不同形态的铁酸铋基铁电材料储能性能的调控思路及研究进展进行了综述,最后总结了该体系提升储能性能的方法和未来的发展趋势。

    2023年01期 v.42;No.371 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 2889K]
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研究与试制

  • 低介电常数LaYSi_2O_7陶瓷的结构与微波性能研究

    何颖晗;何国强;刘彦君;李青;戴正立;张海林;周焕福;

    采用固相反应法制备了一种新型低介电常数LaYSi_2O_7(LYSO)微波介电陶瓷。1300~1450℃烧结的LYSO陶瓷为单斜晶系结构(空间群:P2_1/a)。当烧结温度为1450℃时,陶瓷的相对密度达到最大值(93.40%),这与介电常数变化趋势一致。陶瓷的Q×f值与其填充分数密切相关。1400℃烧结的LYSO陶瓷具有最高的填充分数(55.84%)和最佳的微波介电性能:ε_r=8.98,Q×f=17411 GHz,τ_?=-70.77×10~(-6)/℃。通过结构参数量化了LYSO的晶格畸变,从而揭示了τ_?与结构的内在关系。LYSO陶瓷具有良好的微波介电性能,表明该类材料在移动通信基站领域具有良好的应用前景。

    2023年01期 v.42;No.371 13-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1743K]
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  • BCZT陶瓷的结构、介电和阻抗特性研究

    薛飞;田娅晖;唐伟康;

    采用传统固相法制备了0.5(Ba_(0.8)Ca_(0.2))TiO_3-0.5Ba(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3(BCZT50)和0.65(Ba_(0.8)Ca_(0.2))TiO_3-0.35Ba(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3(BCZT65)陶瓷,并对其结构、微观形貌、介电性能、阻抗特性以及化学缺陷进行了深入分析。结果表明:BCZT50陶瓷的结构为四方相和菱方相共存,BCZT65陶瓷的结构为四方相。BCZT50和BCZT65陶瓷均具有较高的致密度和较大的晶粒尺寸,表现出弛豫铁电特性,具有较高的相对介电常数(分别为5400,8600),较低的介电损耗(分别为0.025,0.08)和较高的居里温度(分别为83℃,95℃)。通过阻抗谱拟合发现BCZT50和BCZT65陶瓷存在以氧空位为主的空间缺陷。

    2023年01期 v.42;No.371 20-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 3301K]
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  • 开缝蜂窝结构电磁/力学综合性能设计

    杨森;陈海燕;郏亚威;姚鑫;孙启峰;

    蜂窝吸波材料在特殊应用中需要功能孔径,开缝蜂窝吸波材料的电磁/力学性能研究可进一步拓展其应用领域。针对传统蜂窝吸波结构,设计了一种蜂窝开缝形式,并研究了不同开缝方式对蜂窝吸波材料电磁/力学性能的影响。研究开缝蜂窝吸波材料在不同开缝率情况下的位移-载荷关系特性,当开缝率在5.4%之内,开缝蜂窝力学性能变化较小;随着开缝率的增大,蜂窝的抗压能力明显降低。研究了开缝长度、宽度以及缝隙上下宽度不一致时,蜂窝在8~12 GHz单站RCS(Radar Cross Section)特性。对于水平极化(hh极化),8 GHz和10 GHz频率下,开缝后吸波性能有所增加;对于垂直极化(vv极化),8 GHz和12 GHz频率下,开缝后吸波性能变差,而10 GHz频率下,开缝后吸波性能变好。总体来说在8 GHz和10 GHz下,蜂窝开缝后在vv极化下的吸波性能均高于hh极化。

    2023年01期 v.42;No.371 28-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 3407K]
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  • 基于类电磁诱导透明超材料的可调谐慢光器件

    沈钊阳;张清河;杨河林;向天宇;

    提出并设计了一款能够调控类电磁诱导透明现象的超材料,其单元结构由矩形开缝谐振环和加载变容二极管的开缝金属线组成。当调节变容二极管的电容值时,类电磁诱导透明现象中谐振峰频率会随着电容值的减少往低频方向移动,且对应的幅度值逐渐降低;当电容值降至0.79 pF时,类电磁诱导透明现象消失。通过表面电流分布、双谐振子模型和等效电路模型对其物理特性进行了分析。结合仿真和实验结果证明了该超材料可调谐功能的有效性。通过计算该超材料在不同电容值下的群时延表明其具有良好的慢光效应,因此在设计可调谐的慢光器件中具有潜在应用价值。

    2023年01期 v.42;No.371 36-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 2340K]
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  • p型接触界面氧影响SiC APD暗电流的机制研究

    杨成东;苏琳琳;

    SiC雪崩光电二极管(APD)作为一种微弱紫外光探测器件,高探测灵敏度对器件暗电流水平提出极高要求。在SiC APD复杂的制备过程中,器件暗电流是极其敏感的,为了探索工艺中暗电流的影响因素并分析其机制,对四种不同工艺条件下制备的SiC APD进行对照分析,通过电流-电压曲线展现器件的输出特性,并结合扫描电子显微镜(SEM)来研究相关界面的表面特性,从而揭示漏电机制。研究表明,器件制备过程中界面氧的引入在高温退火过程中会诱导金属-半导体界面缺陷的形成,从而导致暗电流的急剧增加,这种缺陷的诱导机制还和p型接触金属密切相关。在器件制备过程中,在氧等离子体去胶等可能引入氧氛围的工艺步骤后,对外延片进行氢氟酸腐蚀以去除氧氛围能够有效降低器件的暗电流。

    2023年01期 v.42;No.371 45-49+62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1332K]
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  • 具有多场限环结构的SiC LDMOS击穿特性研究

    彭华溢;汪再兴;高金辉;保玉璠;

    场限环终端结构因能够显著提高击穿电压而被广泛应用于半导体功率器件。基于数值模拟软件建立了具有多场限环结构的SiC LDMOS仿真模型。分别仿真场限环各项参数和漂移区掺杂浓度与击穿电压的关系。提取器件击穿时的表面电场,从表面电场分布均匀程度和峰值电场两方面分析击穿原理。研究结果表明,当漂移区掺杂浓度一定时,击穿电压随场限环数量、结深和掺杂浓度的增大而先增大后减小;当场限环参数一定时,击穿电压随漂移区掺杂浓度的增大而先增大后减小;经验证在相同条件下,线性环间距设计的LDMOS击穿特性优于等环间距设计,且漂移区掺杂浓度越高,环掺杂浓度和环结深越小,失效场限环数量越多。

    2023年01期 v.42;No.371 50-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 2016K]
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  • 高频驱动GaN-LED的频率响应特性研究

    郑俊杰;郭家玮;李文豪;吴朝兴;郭太良;

    高刷新率显示器对氮化镓基发光二极管(GaN-LED)驱动频率提出更高的要求,因此研究GaN-LED的频率响应特性具有重要意义。研究了方波交流电压驱动下GaN-LED发光强度的频率响应特性。结果表明,LED的发光强度波形与电压波形存在固定的迟滞时间(约27 ns),且该迟滞时间不随驱动频率改变。在所施加的交流驱动频率范围内(100 kHz~50 MHz),发光强度呈现四个不同的区域:即随着频率的升高,LED发光强度先保持稳定,随后下降,再次上升,最后衰减直至停止工作。文中阐述了形成四个区域的原因。该研究有望为基于LED的超高帧速率显示器件驱动设计提供依据。

    2023年01期 v.42;No.371 57-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1639K]
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  • 超临界流体改善IGZO薄膜晶体管光电特性研究

    董礼;王明格;张冠张;

    随着高速、高分辨率、全透明的显示技术不断发展,对全透明薄膜晶体管(Thin-Film Transistor, TFT)的电学和光学性能均提出了更高的要求。首先在玻璃衬底上制备了以非晶铟镓锌氧化物(Amorphous Indium-Gallium-Zinc Oxide, a-IGZO)为有源层、铟锡氧化物(Indium Tin Oxide, ITO)为电极的全透明薄膜晶体管。并以低温环保的超临界流体技术进一步改善器件特性,超临界流体具有高溶解和高渗透性,可进入器件内部,修复材料中的断键,消除器件的缺陷,进而提升器件综合性能。实验结果表明,处理后器件的亚阈值摆幅从451.44 mV/dec下降至231.56 mV/dec,载流子迁移率从8.57 cm~2·V~(-1)·s~(-1)增至10.46 cm~2·V~(-1)·s~(-1),电流开关比提升了一个数量级。此外,超临界处理后器件的光电应力稳定性和光学透明度均得到有效改善。

    2023年01期 v.42;No.371 63-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1610K]
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  • 单轴MEMS热膨胀流陀螺灵敏度影响因素的探究

    朴林华;李备;佟嘉程;张严;

    探究了腔室形状、工作气体参数及驱动信号的占空比、功率对单轴MEMS热膨胀流陀螺灵敏度的影响,通过设置最佳参数对陀螺性能进行优化。通过COMSOL软件建立了陀螺的三维模型,计算了敏感元件的温度场和等温线的变化情况。优化后的计算结果表明,输入角速度在[-1080(°)/s, 1080(°)/s]范围内时,使用体积更小的不完整下腔室,SF_6作为腔室的工作气体,在加热器频率为10 Hz、占空比为50%、功率为50 mW最优参数的条件下,热膨胀流陀螺的结构灵敏度为0.1229 K·s/(°),非线性度为8.26%。优化后热膨胀流陀螺的结构灵敏度提高了1.28倍,非线性度降低了41.5%。该数值分析结果为陀螺的工艺制备、性能分析奠定了基础。

    2023年01期 v.42;No.371 69-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 2078K]
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  • 基于纳米孔结构的超高压石墨烯压力传感器设计

    吴天金;孔丹;王俊强;

    设计了一种基于纳米孔结构的超高压石墨烯压力传感器。由于氮化硼的六方晶体结构与石墨烯的晶体结构高度相似,该传感器采用氮化硼/石墨烯/氮化硼的石墨烯复合异质敏感薄膜作为压力传感器的敏感材料,利用石墨烯薄膜材料的压阻效应对压力进行检测。为保证传感器在400 MPa的压力载荷下对压力精准的检测,采用数学理论模型计算出不同孔径的纳米孔上石墨烯复合异质薄膜的应变大小,通过有限元仿真软件对石墨烯圆形薄膜的压力进行仿真,得到了圆形薄膜的最优半径。可为超高压石墨烯压力传感的结构设计和性能优化提供一定参考。

    2023年01期 v.42;No.371 76-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 1223K]
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  • 纳米银线对焊料金属间化合物形貌及厚度的影响

    赵梅莉;张欣;冷崇燕;严继康;白海龙;

    通过添加不同长径比纳米银线制备SAC3005-xAgNWs复合焊膏,印刷到铜基板上的焊膏回流后多余的助焊剂挥发得到复合焊点。使用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)观察焊点金属间化合物(IMCs)的形貌以及厚度,分析纳米银线对焊料可靠性的影响。实验结果表明:在150℃条件下时效处理,IMCs由不规则的棱柱型变为扇贝型,最后趋于平面型;添加纳米银线可以抑制IMCs生长,提高复合焊料可靠性;添加质量分数0.18%,直径分别为30,50,90 nm的纳米银线对IMCs生长均有明显的抑制作用。

    2023年01期 v.42;No.371 82-87+95页 [查看摘要][在线阅读][下载 2705K]
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  • 高效率双频连续F类功率放大器的设计

    王帅;段亚朋;毋皓;安万通;李晓明;

    为满足多标准和多频段无线通信的需求,针对特定频段如何提高效率问题,基于连续F类功放的谐波控制理论,提出了一种高达三次谐波控制的双频功放设计方法,实现了两个频段的高效率性能。首先,分析了电流源平面的各次谐波阻抗,基于连续F类阻抗设计空间的灵活性,设计的双频谐波控制网络将二次谐波控制在短路点附近,同时将三次谐波控制在开路点附近,可提高任意两个频段功放的效率。随后,针对传统耦合器基频匹配网络在多频匹配方面的不足,提出了改进的双频阻抗匹配网络,简化了匹配方法并实现了不同频点的最佳基波阻抗同时匹配到标准的50Ω。最后,使用Cree公司的CGH40010F GaN HEMT设计了一款工作在1.8和2.6 GHz的双频连续F类功率放大器,并进行测试,结果显示在1.8和2.6 GHz的饱和输出功率分别为40.6 dBm和39.5 dBm,最大功率附加效率分别为75.4%和74%,最大漏级效率均大于75%。测试结果表明,所提出的双频谐波控制网络设计方法在提高功放效率方面具有显著优势。

    2023年01期 v.42;No.371 88-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1976K]
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  • 低功耗可配置CIC滤波器设计

    高敏;于宗光;万书芹;邵杰;

    针对超大规模集成电路的发展以及无线射频芯片中带宽可变的需求,提出一种低功耗可配置级联积分梳状(Cascade Integral Comb, CIC)滤波器结构。该结构采用半字节串行算法优化ASIC电路内部位宽,借助多路复用技术减少运算逻辑和存储逻辑单元,并在增益校正部分采用正则有符号数(Canonic Signed Digit, CSD)编码乘法代替全位宽二进制补码乘法,从而实现低功耗目的。信道带宽配置模块选取CIC滤波器采样因子,实现带宽可变功能。通过MATLAB Simulink搭建抽取滤波器模型以验证算法可行性,并采用verilog HDL完成代码设计,仿真结果表明该滤波器可实现2~16倍下采样。基于65 nm COMS标准单元工艺库进行DC综合和ASIC版图设计,与传统CIC滤波器比较,数字电路在功耗方面具有显著优势。

    2023年01期 v.42;No.371 96-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 1940K]
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  • 基于广义忆阻器的超混沌系统的研究与电路实现

    李新颖;卢毅;

    基于通用忆阻器模型,设计了一个广义忆阻器并将其引入混沌系统,构建了一个新的四阶忆阻超混沌系统,探究了其动力学特性。首先对新型四阶忆阻超混沌系统的相图、耗散性、李雅普诺夫指数、稳定性等特性进行分析,发现其存在无穷多平衡点集,且比原系统有更高的维度、混沌性以及复杂度。通过进一步分析其动力学现象,发现随着参数和初值的变化,其分岔特性和李雅普诺夫指数反映出多吸引子共存等现象。最后通过数值仿真与模拟电路仿真的相图对比,验证忆阻混沌系统电路的可行性。新系统有着更复杂的非线性行为,因此具有更高的研究价值,同时为忆阻混沌电路的实际应用奠定了基础。

    2023年01期 v.42;No.371 103-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 2749K]
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  • 基于混合介质的同轴-环形TSV传输特性分析

    杨贺;张立文;杨陈;王金婵;曹磊;

    通过分析同轴-环形硅通孔(CA-TSV)内外层单一介质材料对传输损耗及串扰的影响,发现CA-TSV传输特性受外层介质影响较大,外层介质介电常数越大,串扰越小、传输损耗越大;外层介质选择单一材料时,两者性能不可兼顾。基于此,提出一种“BCB-Si-BCB”外层混合介质CA-TSV结构,其相比于传统CA-TSV其传输损耗进一步降低,并对不同混合介质尺寸及配比对传输损耗及串扰的影响进行研究。结果表明:“BCB-Si-BCB”混合介质层总尺寸越大,传输损耗越小、串扰越大;混合介质总尺寸固定不变时,内层BCB占比越高,传输损耗越小,串扰越大;在混合介质比为1∶3∶1时,CA-TSV串扰明显优于其他混合介质CA-TSV及同轴TSV结构,且该结论不受尺寸限制。最后建立其等效电路模型与HFSS仿真结果对比,拟合效果较好,验证了电路模型的正确性。

    2023年01期 v.42;No.371 110-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 2516K]
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技术与应用

  • 脉冲用金属化膜电容器稳态热分析研究

    邱昊;高秀华;邱林俊;王勇平;

    在连续工作过程中,由于温度过高会影响金属化膜电容器的稳定性和安全性,有必要对其稳态进行热分析。通过有限元分析法和试验验证研究了一种脉冲用金属化膜电容器的稳态温度分布情况。分析了电容器内部热传导的过程,计算了电容器热传导载荷和散热边界条件,建立了电容器有限元仿真模型,对其施加热载荷情况下计算了内部温度分布情况,通过试验验证了仿真模型的正确性。并进一步分析了芯子卷绕参数和电容器工作周期对电容器内部温度分布的影响。结果显示:通过稳态热分析可以对电容器性能进行前置评估,对电容器优化设计有一定指导作用。

    2023年01期 v.42;No.371 118-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 1684K]
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