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

  • 反铁磁自旋电子器件及其研究进展

    粟傈;童良乐;李晴;王可欣;

    反铁磁凭借对外磁场不敏感、电场自旋调控以及自旋动力学响应速度快等优势成为当前自旋电子器件研究热点。首先将反铁磁自旋电子器件划分为存储器件、逻辑器件和类脑器件三类进行介绍,对各类器件发展历程进行分析和归纳,展示在结构设计、自旋调控、速度能耗等方面的特点,其中基于纯电场自旋轨道矩和交换偏置场调控的反铁磁器件极具发展前景。同时,介绍了近年反铁磁信号的探测和调控机制的研究旨在帮助器件设计研究,例如磁场和电流调控、电场调控等;最后从物理机制、器件设计和实际应用角度总结了反铁磁自旋电子器件领域存在的困难和挑战,展望了其发展方向和机遇。

    2023年02期 v.42;No.372 127-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1454K]
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  • 用于钴互连CMP抛光液的研究进展

    刘江皓;牛新环;闫晗;屈明慧;罗付;

    当集成电路技术节点进入10 nm及以下,传统的铜(Cu)互连材料面临着阻容(RC)延迟高、电子散射强等问题,钴(Co)作为制程工艺中的新材料,以其更低的电阻率、更高的硬度和更低的平均电子自由程,成为了替代Cu作为互连材料的优选金属。化学机械抛光(CMP)是去除Co布线层多余材料,实现全局平坦化的唯一技术。而抛光液作为CMP工艺中最重要的耗材之一,其性能的好坏直接决定了晶圆的抛光效果和良品率。回顾了近年来钴互连金属材料的各种新型抛光液的国内外研究进展,讨论了不同化学添加剂对Co材料的去除速率、腐蚀抑制和表面质量的影响。同时总结了钴互连CMP抛光液面临的挑战及发展方向。

    2023年02期 v.42;No.372 137-143页 [查看摘要][在线阅读][下载 1216K]
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  • Sn-Bi基低温无铅焊料的研究进展

    申兵伟;徐明玥;杨尚荣;刘国化;谢明;

    作为一种新型低温无铅焊料,Sn-Bi基低温无铅焊料具有较低的熔化温度以及优良的焊接性能,在电子封装领域有着广泛的应用。随着电子元器件向微型化方向的发展,对低温无铅焊料的性能提出了更高的要求。添加微量的合金元素及纳米颗粒可以改善焊料的组织性能,满足电子元器件发展的需求。系统介绍了Sn-Bi基低温无铅焊料的组成、结构以及焊接性能,综述了合金元素和纳米颗粒对Sn-Bi基低温无铅焊料组织性能的影响及作用机理,分析了在研制Sn-Bi基低温无铅焊料过程中存在的不足之处,并提出了相应的改进方法。最后对Sn-Bi基低温无铅焊料在发展中需要关注的问题进行了总结与展望。

    2023年02期 v.42;No.372 144-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 1436K]
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新能源材料与器件专题

  • 锂硫电池正极材料NiO/CNT的制备及性能研究

    刘洋;杨成韬;

    锂硫电池在电动汽车、无人机等领域受到极大的关注,因其环境友好、材料成本低、理论容量高等特点而被广泛研究,但因硫的导电性能不佳、多硫化物的穿梭效应以及充放电过程中硫的体积变化等阻碍了锂硫电池的商业化。为改善硫不良的导电性及多硫化物的穿梭效应,基于碳材料优异的导电性与氧化物较强的吸附性,采用水合肼在CNT表面还原氯化镍,通过热处理后得到NiO/CNT复合物作为硫的载体,充当电池的正极。物理及电化学表征的结果表明,多孔结构的NiO/CNT比表面积达到48.49 m~2·g~(-1),在电流密度为1C下,NiO/CNT的首圈比容量达到825 mAh·g~(-1),循环100圈后,比容量保持在617 mAh·g~(-1)且库伦效率在99.3%以上,说明两种材料的复合提高了电池库伦效率和循环性能。

    2023年02期 v.42;No.372 153-157+164页 [查看摘要][在线阅读][下载 1362K]
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  • 玉米芯基多孔炭电极材料的制备及其电化学特性研究

    王英杰;向静;苏永强;杨文耀;王翀;

    采用高温碳化法、氢氧化钾活化等手段,制备出具有较好充放电性能与循环稳定性的玉米芯基生物质活性多孔炭。探究了碳化温度和无机碱质量占比对玉米芯基多孔炭材料的微观形貌结构、比表面积和电化学性能的影响。结果表明:碳化与活化温度为900℃时,基炭材料与无机碱质量比为1∶2时,该玉米芯基多孔碳材料的比表面积为1591.8 m~2/g,在电流密度0.2 A/g时其比容量达到168.6 F/g,在电流密度0.5 A/g时其比容量为159.5 F/g。该生物质活性多孔碳材料具有较好的导电性和储能性能,对超级电容器应用具有十分重要的意义。

    2023年02期 v.42;No.372 158-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 2042K]
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  • ZnO对(Pb_(0.915)Ba_(0.04)La_(0.03))(Zr_(0.65)Sn_(0.3)Ti_(0.05))O_3反铁电陶瓷微结构和储能特性的影响

    窦占明;杨莹;姜胜林;

    电介质陶瓷因其高功率密度而成为脉冲功率电子系统的理想材料。为满足日益增长的电子器件集成化、轻量化和小型化的要求,高介电常数、高储能密度和高储能效率的储能陶瓷具有重要的研究价值。采用传统固相反应法制备了(Pb_(0.915)Ba_(0.04)La_(0.03))(Zr_(0.65)Sn_(0.3)Ti_(0.05))O_3∶xZnO(x=0%,1%,2%,3%,4%,质量分数)反铁电复合陶瓷,系统研究了ZnO第二相对PBLZST陶瓷的微观结构、介电性能、铁电性能和储能性能的影响。结果表明:ZnO晶粒聚集在晶界处,具有细化晶粒的作用。随着ZnO含量的增加,复合陶瓷的介电常数、最大极化强度和击穿电场均呈现出先增大后减小的趋势;x=2%时复合陶瓷样品在外加电场强度为215 kV·cm~(-1)时,有效储能密度达到最高值5.40 J·cm~(-3),对应的储能效率为81.3%。

    2023年02期 v.42;No.372 165-172+180页 [查看摘要][在线阅读][下载 2718K]
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  • 毛刷状ZnO@PVDF复合纳米纤维柔性压电纳米发电机

    谈建强;李银辉;Emmanuel Uwayezu;梁建国;李朋伟;

    采用静电纺丝技术并通过两步低温水热法制备了“毛刷”状的氧化锌(ZnO)@聚偏二氟乙烯(PVDF)复合纳米纤维膜。结果表明,氧化锌纳米棒(ZnO NRs)均匀地径向生长在PVDF纳米纤维的表面,FTIR分析发现ZnO@PVDF复合纳米纤维膜β相含量相比PVDF纳米纤维膜从72.3%提升到85.6%,增加了18.4%。ZnO@PVDF复合压电纳米发电机(PENG)输出电压可达4.9 V,短路电流为293 nA。在外部负载电阻达到13 MΩ时,ZnO@PVDF复合PENG达到最大输出功率0.93μW。ZnO@PVDF复合PENG可以为电容器充电,电容放电时成功点亮LED小灯泡。此外,在5000次的循环敲击测试中,ZnO@PVDF复合PENG具有稳定的输出电压,有望作为无源设备的自供电电源得到广泛应用。

    2023年02期 v.42;No.372 173-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 2203K]
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研究与试制

  • 柔性ZnS∶Cu电致发光器件制备和性能研究

    伍晓莉;宋来鑫;赖孟依;林凯文;王悦辉;

    采用喷墨印制工艺在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜表面制备纳米银线(AgNWs)柔性透明导电膜。以纳米银线柔性透明导电膜分别作为顶电极和底电极,ZnS∶Cu为发光层,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为介质层和包装层,采用旋涂工艺制备AgNWs/ZnS∶Cu&PDMS/AgNWs结构的柔性电致发光器件,并研究了电极的光电性能、介质层性能以及施加电压对器件性能的影响。研究表明,良好光电性的电极和高介电常数的介质层有利于提升器件发光强度。当以方阻20Ω/和透光度(550 nm)63.9%的薄膜作为电极,BaTiO_3和PDMS混合作为介质层时,施加200 V电压时器件的发光强度可达2.61 cd·m~(-2),施加300 V电压时器件的发光强度可达6.41 cd·m~(-2)。器件弯曲180°后仍具有良好的电致发光特性。采用喷墨印制工艺制备4 cm×4 cm花朵图案的纳米银线柔性透明导电膜分别作为顶电极和底电极,ZnS∶Cu为发光层,BaTiO_3和PDMS作为介质层和包装层,制备电致发光器件,在200 V(50 Hz)的交流电源驱动下,器件具有良好的电致发光特性,表明喷墨印制工艺制备的柔性透明导电膜有望应用于新一代的柔性光电器件。

    2023年02期 v.42;No.372 181-186+205页 [查看摘要][在线阅读][下载 1436K]
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  • 氧化锌纳米纤维的制备及其氨气气敏特性

    徐金荣;

    采用静电纺丝技术制备了具有多孔结构的ZnO纳米纤维,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线能量色散谱(EDS)对ZnO纳米纤维的形貌、晶体结构和组成成分进行了表征。将上述材料制成气体传感器,对氨气进行了气敏性能测试。实验结果表明,由ZnO纳米纤维制成的气体传感器在室温下对氨气具有较高的灵敏度和较低的检测限,对300ppm氨气的响应值约为65%,响应时间和恢复时间分别为70 s和60 s,对10ppm氨气的响应值约为3.3%,并且具有良好的选择性和长期稳定性。由于ZnO纳米纤维表面形成了特殊的多孔结构,为氧化还原反应提供了更多的氧空位和活性位点,有利于气体的吸附,提高了传感器对氨气的气敏性能,使其在实际应用中极具前景。

    2023年02期 v.42;No.372 187-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 1293K]
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  • α-Ga_2O_3基SBD场板结构与电流台阶的关联研究

    盛雨;陈琳;葛雅倩;李思彦;陶志阔;

    作为典型的超宽禁带半导体,氧化镓(Ga_2O_3)逐渐以新型功率器件优选材料的身份成为研究热点。近年来它的亚稳态α相因具有相对最宽的带隙,且与蓝宝石、氮化镓相似的六角晶格而受到关注。研究了α-Ga_2O_3基肖特基二极管器件,在TCAD仿真结果中发现反向偏置的I-V特性中出现了电流台阶。通过调节可能影响电流台阶的主要因素:漂移区厚度、掺杂浓度和场板结构,发现击穿特性中的电流台阶随着漂移区厚度的增加而变长,但对掺杂浓度变化的依赖性较弱,解释了漂移区在反偏电场作用下的耗尽过程是电流台阶的产生机制。采用分段场板结构可以优化漂移区的电场分布并提高器件击穿电压,器件击穿的最大电场强度超过10 MV/cm。对电流台阶机制的分析结果有助于抑制器件泄漏电流,提高耐压范围。

    2023年02期 v.42;No.372 193-199页 [查看摘要][在线阅读][下载 2004K]
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  • 基于自组织迁移算法的共模扼流圈高频特性建模

    裴亚康;马浩;周孟夏;颜伟;张成;

    共模扼流圈是EMI滤波器的关键组件,主要用于传导干扰中的共模电流抑制。为了便于EMI滤波器抗干扰特性的仿真研究,提出了一种共模扼流圈的高频特性建模方法。首先,利用矢量网络分析仪测量共模扼流圈的共模与差模阻抗数据。然后,使用自组织迁移算法分频段处理共模扼流圈的阻抗数据,提取出仿真模型的RLC参数,结果表明利用算法分频段处理阻抗数据的方法,既使得所建立高频模型具有较高的精确度,也降低了对高性能计算机需求。最后,对一款共模扼流圈高频特性进行了建模,并通过仿真与实测的阻抗数据对比,验证了建模方法的有效性,为EMI滤波器的仿真与设计提供了参考。

    2023年02期 v.42;No.372 200-205页 [查看摘要][在线阅读][下载 1244K]
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  • 基于圆端ASIR的紧凑型带通滤波器设计

    张友俊;赖正波;

    为满足现代通信系统对滤波器电路尺寸和滤波性能的需求,提出了一种基于微带传输线的紧凑型带通滤波器。该滤波器采用折叠开环的圆端非对称阶梯阻抗谐振器(Asymmetric Stepped-Impedance Resonator, ASIR),实现了紧凑的电路结构;利用谐振器与馈电结构间的交叉耦合引入两个传输零点,提高了滤波器的通带选择性和阻带抑制性能。基于以上思路,设计了一款尺寸为22.7 mm×12.4 mm的带通滤波器。该滤波器中心频率为2.51 GHz,相对带宽为13.5%,回波损耗S_(11)优于25 dB,带内插入损耗S_(21)低于0.44 dB,阻带抑制优于30 dB。对滤波器进行加工测试,实测结果与仿真结果基本一致,验证了该方案的有效性。此外,该滤波器还具备结构简单、易于集成等优点,有利于通信系统的频率选择和集成化使用。

    2023年02期 v.42;No.372 206-211页 [查看摘要][在线阅读][下载 1631K]
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  • 基于变压器匹配的1.8~2.7 GHz宽带功率放大器

    关宇涵;张志浩;陈思弟;颜景;章国豪;

    针对5G移动通信系统n1,n2,n40和n41频段,基于InGaP/GaAs异质结双极晶体管(Heterojunction Bipolar Transistor, HBT)工艺,设计了一款工作在1.8~2.7 GHz的宽带高增益功率放大器。该功放采用并联式负反馈的三级放大结构。为了拓展电路的工作带宽,一方面,第二、三级级间匹配采用片上变压器,并将单端信号转换为差分信号;另一方面,输出匹配网络采用片外变压器,实现阻抗变换和功率合成。实测结果表明,室温下所实现的宽带功率放大器在1.8~2.7 GHz全频段内小信号增益不小于32 dB,饱和输出功率大于31.9 dBm,饱和工作效率大于28%。输入4G-LTE 20 MHz的调制信号,当放大器的输出功率为22 dBm时,全工作频段邻近信道功率比(Adjacent Channel Power Ratio, ACPR)小于-39 dBc。1 dB压缩点输出功率在1.9,2.3和2.6 GHz三个工作频点实测均大于30.7 dBm。

    2023年02期 v.42;No.372 212-217页 [查看摘要][在线阅读][下载 1547K]
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  • 基于高取向度多晶SrNi_2Sc_(0.75)Fe_(15.25)O_(27)的Ku波段自偏置环行器设计

    刘谦;张江;蒋航;

    计及自偏置环行器插入损耗过大,分别从铁氧体材料与器件设计两方面进行研究,以改善自偏置环行器性能。对取向W型六角铁氧体SrNi_2Sc_(0.75)Fe_(15.25)O_(27)(SrW)的磁性能进行了阐述,并基于SrW性能参数设计了Ku波段自偏置微带环行器。同时,论述了三角谐振器的环行原理、阻抗匹配原理,并进行了器件仿真分析。由仿真结果可知,自偏置微带环行器在12.4 GHz附近插入损耗为最小值0.51 dB,相应的隔离度为18.58 dB,15 dB带宽为0.94 GHz,电压驻波比小于1.22,表明该环行器在12~18 GHz实现了良好的环行性能。

    2023年02期 v.42;No.372 218-226页 [查看摘要][在线阅读][下载 1871K]
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  • 改善开环谐振器间电耦合系数色散现象的微扰结构设计

    廖翺;兰伯章;罗洋;张童童;

    以耦合矩阵综合方法设计的交叉耦合滤波器由于谐振器间耦合系数的色散现象,使滤波器的实际响应与理论综合得到的响应存在差异。针对此情况,首先研究了开环谐振器间电耦合系数随频率的变化趋势及其对交叉耦合滤波器中传输零点位置的影响,随后设计了一种加载于谐振器间的U型微扰结构,通过调节其物理尺寸及位置可以降低耦合系数的色散现象,优化滤波器带外传输零点的分布。基于上述思路,分别设计了传统CQ结构以及加载微扰结构的CQ结构滤波器,其中心频率和通带带宽分别为20.6 GHz和1.4 GHz,加载有微扰结构的滤波器其低频端带外零点相较于传统滤波器从18.6 GHz移动至19.4 GHz,且带内特性和高端传输零点均未受到影响,最终实测结果与仿真结果基本一致。

    2023年02期 v.42;No.372 227-231页 [查看摘要][在线阅读][下载 1397K]
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  • 一种宽共模输入范围的高速CAN总线接收器设计

    李节;汪西虎;何明泽;

    为保证24 V供电的汽车电子系统在复杂环境下可靠通信,同时满足CAN FD总线协议高速率的要求,设计了一种宽共模输入范围的高速CAN总线接收器。采用三级放大结构实现,输入级预放大电路通过共模位移与共射极相结合的方法,扩大共模电压输入范围;增益级为输出限幅的折叠式差分放大结构,提升接收器的速度和增益;输出级利用反相器放大级,实现模拟信号到数字信号的高速转换。基于0.18μm 60 V BCD工艺完成设计与流片,测试结果表明,5 V电源电压下,接收器阈值电压的温漂系数在-40~150℃范围内为75×10~(-6)/℃,共模电压输入范围为±30 V,传输延迟小于58 ns。

    2023年02期 v.42;No.372 232-237页 [查看摘要][在线阅读][下载 1681K]
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  • 一种小型化五陷波UWB天线设计

    李一航;孙学宏;王艳妮;马雯;田子陌;

    为了滤除窄带信号对超宽带(Ultra-Wide Band, UWB)通信系统的干扰以及解决天线尺寸偏大的问题,设计出一种小型化五陷波UWB天线。该天线通过添加L型枝节、C型槽、倒U型槽以及EBG结构,产生五个陷波带。对天线进行回波损耗(S_(11))、驻波比(VSWR)以及增益(Gain)等仿真测试,通过天线表面的电流分布情况分析了天线的陷波原理,研究上述结构对天线陷波特性的影响。该天线将UWB通信应用与陷波天线技术相结合,最终尺寸为21 mm×16 mm,实现了体积小、频带宽、多频段陷波特性的性能要求,天线频带覆盖了S、C和X三个波段,具有屏蔽窄带信号干扰的作用,可应用于UWB通信系统。测试结果表明,天线的阻抗带宽为2~12 GHz,在工作频段内具有全向性,并且整个UWB频段内天线的增益变化在4 dB以内,最大增益为4.67 dB,在通带频段内,天线五个陷波特性的结果与仿真结果均吻合良好。

    2023年02期 v.42;No.372 238-245页 [查看摘要][在线阅读][下载 2580K]
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  • 菊花链Cu/Cu_3Sn/Cu互连凸点电迁移仿真研究

    李雪茹;王俊强;侯文;

    多物理场耦合作用下产生的电迁移现象成为影响键合结构可靠性的关键问题。建立了菊花链键合封装结构的三维有限元模型,研究了电-热-力交互作用下键合结构的温度分布、电流密度分布及应力分布。发现在连接线与凸点相连的位置容易发生电流聚集效应,从而导致此处出现温度升高及热应力增大的现象。此外,仿真分析了2~12 mV输入电压和20~100μm凸点间距对键合结构的电迁移失效的影响。发现对于20μm间距的凸点,输入电压超过8 mV时会发生电迁移失效。对于间距超过40μm的凸点,输入电压超过4 mV时会发生电迁移失效。结果表明,20μm间距的凸点电迁移可靠性高,为凸点结构设计及电迁移的实验研究提供了参考。

    2023年02期 v.42;No.372 246-252页 [查看摘要][在线阅读][下载 2288K]
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