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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研究与试制

  • Li_2CO_3掺杂BST的制备及复合薄片的能量收集研究

    闫东献;刘军;傅志鹏;乔文豪;骆英;

    将水基流延技术与低温烧结陶瓷技术相结合,用于BST挠曲电陶瓷的研制和能量的收集。为了降低BST的烧结温度,在BST水基流延浆料中添加了质量分数1%~4%的Li_2CO_3,将浆料流延成薄片后进行烧结。研究了Li_2CO_3掺杂量对烧结温度的影响以及BST薄片厚度对材料电性能的影响。实验结果表明,适量的Li_2CO_3掺杂能够将BST的烧结温度降低约250℃。在烧结后的薄片两面涂上银电极和适当厚度的PDMS,得到“三明治结构”的BST复合薄片,用于介电、挠曲电测试和能量收集实验。当Li_2CO_3掺杂量为质量分数2%时,300μm厚的BST复合薄片在1100℃烧结后介电性能最优,其介电常数为3200,介质损耗为0.05。而200μm厚的复合薄片表现出最高的横向挠曲电系数,达到0.24μC/m。此外,40μm厚的复合薄片表现出最好的电流输出能力,达到1.2 nA。

    2023年12期 v.42;No.382 1403-1410页 [查看摘要][在线阅读][下载 689K]
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  • 3英寸双面YBCO薄膜的MOCVD制备研究

    王其琛;夏钰东;赵睿鹏;曾成;陶伯万;

    制备大面积双面YBCO超导薄膜有助于器件集成的发展。基于自研金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统在3英寸铝酸镧基片上制备了性能优异的YBCO超导薄膜。使用扫描电子显微镜(SEM)表征了薄膜表面形貌和厚度,结果显示薄膜双面形貌一致,薄膜表面大部分平整,有少量孔洞。双面厚度接近,分别为533 nm和565 nm。X射线衍射(XRD)测试结果表明在大面积薄膜上成分分布均匀,除了(400)-Y_2O_3和LAO基片衍射峰以外,只存在尖锐的(00l)-YBCO衍射峰,薄膜双面面外扫描半峰宽低于0.3°,面内扫描半峰宽低于0.944°且仅有四个相距90°的独立尖峰,说明薄膜沿基片外延质量好。在77 K温度下分布式临界电流密度(J_c)测试结果表明薄膜具有良好载流能力,双面J_c>2.4 MA/cm~2,面内均匀性和双面一致性高。在77 K,10 GHz的条件下,使用蓝宝石谐振器测试得到薄膜的微波表面电阻(R_s)为0.188 mΩ。结果表明自研MOCVD系统能够制备高质量、大面积的YBCO高温超导薄膜。

    2023年12期 v.42;No.382 1411-1415页 [查看摘要][在线阅读][下载 1696K]
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  • 易回收型Ag/BiOCl/Bi_2O_3/CNF异质结光催化剂的制备及降解性能研究

    杨艺;赵圣哲;卢冉;陈金菊;

    针对传统粉体光催化剂难以回收的问题,以电纺碳纤维(CNF)为基底,通过两步溶剂热法和光还原反应,制备了Ag/BiOCl/Bi_2O_3/CNF异质结光催化剂。BiOCl/Bi_2O_3异质结可有效提升光生载流子的分离能力,Ag修饰增强了电荷传输,使复合光催化剂对有机污染物的降解性能大幅提升。通过吸附-降解协同作用,Ag/BiOCl/Bi_2O_3/CNF对10 mg·L~(-1)罗丹明B (RhB)经光照120 min后的移除率高达91.1%,对20 mg·L~(-1)盐酸四环素(TCH)经光照160 min后的移除率达85.3%。Ag/BiOCl/Bi_2O_3/CNF不仅可快速处理有机污染物,还具有循环稳定、便捷回收的特点,可克服现有粉体光催化剂难以重复利用的缺点,具有实际应用潜力。

    2023年12期 v.42;No.382 1416-1423+1431页 [查看摘要][在线阅读][下载 9202K]
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  • PVDF@AgNWs复合压电发电机的制备与性能研究

    陈伟;王燕;胡永达;陈金菊;

    采用静电纺丝法和退火后处理工艺制备高β相含量的聚偏氟乙烯(PVDF)纤维膜,并通过复合银纳米线(AgNWs)形成导电网络来获得高性能PVDF@AgNWs压电发电机。研究了制备工艺(静电纺丝、退火)及AgNWs添加量对器件压电输出性能的影响,结果表明,电纺PVDF纤维膜经退火并控制AgNWs质量分数0.10%条件下,PVDF@AgNWs压电发电机在5 MPa压力下,可输出约114 V压电电压及约1.3×10~(-7) A电流。该压电发电机具有良好的能量采集性能,可直接为电容器充电,并可驱动LCD显示模组,在自供电柔性可穿戴电子领域具有应用潜力。

    2023年12期 v.42;No.382 1424-1431页 [查看摘要][在线阅读][下载 4405K]
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  • Cu_9S_5/TiO_2纳米管的制备及其光催化降解性能研究

    卢冉;赵圣哲;杨艺;陈金菊;

    采用牺牲模板法和水热法结合的合成路径,将Cu_9S_5层负载于TiO_2纳米管上,制备了性能优良的TiO_2纳米管状异质结光催化剂。Cu_9S_5和TiO_2两者之间异质结的形成使得体系的带隙缩小至2.77 eV,相对于纯TiO_2显著拓宽了光吸收范围。基于密度泛函理论利用VASP软件计算的差分电荷密度图以及瞬时光电流响应测试表明Cu_9S_5/TiO_2纳米管状异质结光催化剂具有优良的光生载流子分离能力。本工作所合成的Cu_9S_5/TiO_2纳米管状异质结光催化剂可在120 min内去除98%的罗丹明B(RhB,10 mg·L~(-1))以及99%的盐酸四环素(TCH,30 mg·L~(-1))。循环光催化降解测试表明Cu_9S_5/TiO_2纳米管状异质结光催化剂具有良好的可重复利用性,显示出较大的实际应用价值。

    2023年12期 v.42;No.382 1432-1440+1475页 [查看摘要][在线阅读][下载 9771K]
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  • ZnO掺杂对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷介电性能的改善及其机理研究

    陈子成;张建花;郝嵘;王大伟;郭向阳;

    现代科技的发展对于电子器件的小型化有着越来越高的要求,CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)是一种被认为具有开发潜力的介电材料,然而其介电损耗过高阻碍其投入应用,因此采用溶胶凝胶法制备了不同ZnO掺杂含量的CCTO陶瓷。使用了XRD、SEM、宽频介电谱仪和高阻计对所有样品的相组成、微观形貌和介电性能进行了表征,探讨了不同ZnO掺杂量对CCTO陶瓷介电性能的影响。结果表明,ZnO掺杂的CCTO陶瓷保持了单一的CCTO相结构和良好的晶粒分布,击穿特性有所增强。其中,ZnO掺杂浓度为摩尔分数6%的CCTO陶瓷,其相对介电常数为7471(1 kHz),tanδ最小值为0.018,并且在较宽的频率范围内(10~1~10~5 Hz)都具有较低的tanδ值(<0.05),击穿场强为2.95 kV/cm。分析表明,tanδ的改善主要是由于晶界电阻的增强和晶界弛豫极化损耗的降低所引起。ZnO掺杂的CCTO陶瓷具有良好的介电性能,对加快CCTO的广泛应用具有重要意义。

    2023年12期 v.42;No.382 1441-1446页 [查看摘要][在线阅读][下载 2029K]
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  • 三维弹性、轻质碳骨架复合气凝胶的制备及其应用

    李艳;杨屹;蔡京昊;刘优娜;尹波;

    智能产业的飞速发展带动了对轻量化、高灵敏、快响应传感器的需求,然而复杂的材料组成和制备工艺阻碍了其实际应用。开发了一种基于三维碳纳米纤维(CNF)/还原氧化石墨烯(rGO)复合气凝胶的压阻式压力传感器,采用冰模板法和冻干技术使其成型,通过改变聚丙烯腈(PAN)/氧化石墨烯(GO)配比以及碳化温度调控复合气凝胶的导电性和压力灵敏度。当PAN纳米纤维和GO质量比为1∶1、碳化温度为400℃时,其压力传感灵敏度最高,在0~8 kPa和8~21 kPa的范围内分别为0.336和0.183 kPa~(-1)。另外,该压力传感器在不同大小压力、不同压缩频率和长时间压缩循环下还表现出了优异的稳定性。这种轻质、弹性的气凝胶传感器为高性能电子器件的快速制备提供了新思路,在健康管理、运动检测、人机交互等方面具有广泛的应用前景。

    2023年12期 v.42;No.382 1447-1453页 [查看摘要][在线阅读][下载 1254K]
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  • 具有异质结体二极管和N包围型P柱的4H-SiC超结MOSFET

    姚登浪;吴栋;张颖;郭祥;

    利用TCAD仿真研究了一种具有异质结体二极管与N包围型P柱超结的4H-SiC UMOSFET(SJH-MOSFET)。通过在SJH-MOSFET中引入异质结和具有电荷平衡的超结结构,能够有效地优化器件的击穿电压、比导通电阻、反向恢复特性。研究结果表明,薄轻掺杂的电流扩展层(CSL)和N型包围使得耗尽区变窄,并为电流的流动提供了两个扩散路径,其中CSL使得电子快速地水平扩散,而N型包围允许电子可以垂直地流动,改进后结构的耐压提升了13.6%,栅槽底部高电场降低了10.5%,比导通电阻降低了10.5%,开启时间降低了38.4%,关断时间降低了44.7%;体区嵌入P~+多晶硅与漂移区接触形成异质结体二极管,由于异质结特殊的能带结构,使得体二极管在导通时,P~+多晶硅里空穴较少地流入到漂移区,使反向恢复电荷降低了42.96%,反向恢复时间降低了4.17%。

    2023年12期 v.42;No.382 1454-1461页 [查看摘要][在线阅读][下载 3470K]
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  • 粘结剂种类对硅碳复合负极材料电化学性能的影响

    刘文平;韦炳吕;秦海青;雷晓旭;

    通过柠檬酸裂解碳将纳米硅粉包裹负载在人造石墨表面制备了Si/G复合负极材料,对比分析了海藻酸钠(SA)/羧甲基纤维素(CMC)复合粘结剂、羧甲基纤维素(CMC)/丁苯橡胶(SBR)复合粘结剂、聚偏二乙烯四氟乙烯(PVDF)和海藻酸钠(SA)四种粘结剂对其电化学性能的影响。结果表明,粘结剂的种类对硅碳复合负极材料的电化学性能产生显著的影响,CMC/SBR复合粘结剂具有良好的粘弹性和分散性,可以更好地适应材料的体积变化,其Si/G复合负极材料展现出优异的电化学性能,首次库伦效率为87.97%,循环100次的容量保持率为90.3%。

    2023年12期 v.42;No.382 1462-1468页 [查看摘要][在线阅读][下载 3999K]
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  • 咪唑提升硅片CMP速率的机理研究

    刘德正;周建伟;罗翀;王辰伟;李丁杰;

    为了提高硅片的抛光速率,从机械作用及化学作用两个方面分析研究了咪唑在硅片表面的作用机理。接触角测试和静态腐蚀实验结果显示,咪唑对于硅表面的水解反应影响较小。Zeta电位结果显示,咪唑的加入使Zeta电位呈现上升的趋势,Zeta电位升高减弱了抛光垫、硅片、硅溶胶磨料之间的静电斥力,从而提高了硅的机械研磨速率。XPS分析显示,咪唑在硅片表面发生吸附行为,其1号位上的N原子由于具有更高的电子云密度,水解后替换了原有Si—H键中的H吸附在硅片表面,形成了新的Si—N键,使相邻原子间的化学键产生了极化现像,在机械力的作用下更容易被去除。相比传统以腐蚀为主的硅速率促进剂,咪唑在提高硅去除速率的同时保持低静态腐蚀速率,更加符合实际生产要求。

    2023年12期 v.42;No.382 1469-1475页 [查看摘要][在线阅读][下载 4081K]
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  • 酸性层间介质CMP抛光液胶体稳定性的研究

    陈志博;王辰伟;王雪洁;王海英;盛媛慧;

    针对酸性硅溶胶(SiO_2)抛光液稳定性较差的问题,研究在磨料质量分数为16%,抛光液pH值为3的条件下,添加不同浓度阴离子表面活性剂烷基多苷磺基琥珀酸单酯盐(APG)、非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚-9(AEO-9)、高聚物聚丙烯酸(PAA)、聚乙二醇(PEG)对酸性抛光液的分散性能与SiO_2去除速率的影响。通过研究不同分散剂对抛光液的Zeta电位、粘度、紫外光谱、去除速率的影响,确定了不同分散剂的最佳浓度。研究表明,当在抛光液中分别滴加质量分数0.15%AEO-9、0.1%PEG、0.2%PAA、0.15%APG时,其抛光液的分散性能与抛光性能达到最佳;其中AEO-9的分散效果与抛光性能最好,在溶液中滴加质量分数0.15%AEO-9时,其溶液Zeta电位为-31.04 mV,粘度为5.58 mPa·s,去除速率为311.2 nm/min,并可使表面粗糙度降至0.235 nm。揭示了AEO-9在酸性硅溶胶体系下的作用机理。

    2023年12期 v.42;No.382 1476-1482页 [查看摘要][在线阅读][下载 941K]
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  • 新型阻挡层抛光液对CMP后清洗效果的影响

    栾晓东;张拓;戚克松;樊硕晨;贾儒;

    当集成电路制造工艺缩小到14 nm及以下,阻挡层抛光清洗后表面缺陷严重影响芯片成品率。针对新型碱性阻挡层抛光液,与线上抛光液对比,通过检测抛光清洗后的晶圆表面缺陷,研究了不同阻挡层抛光液对CMP后清洗效果的影响。研究结果表明:当新型碱性阻挡层抛光液中不含盐酸胍时,抛光清洗后的晶圆表面存在大量划伤,盐酸胍的加入可同时提高TEOS和Cu的去除速率,且显著降低表面划伤数量;使用单一成分清洗液对不同阻挡层抛光液CMP后的晶圆清洗,新型阻挡层抛光液抛光清洗后的晶圆表面无任何污染颗粒,利于CMP后清洗,而线上抛光液的晶圆表面存在大量有机残留物和氧化物颗粒,需复配清洗液清洗;相比较线上阻挡层抛光液+复配清洗液工艺,使用新型碱性阻挡层抛光液+单一成分清洗液工艺产生的Cu/Ta界面腐蚀小,抛光清洗后的晶圆表面无明显的宽线条边缘缝隙和细线条表面塌陷的现象。

    2023年12期 v.42;No.382 1483-1489页 [查看摘要][在线阅读][下载 1853K]
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  • 一种基于广义回归神经网络的微波功率器件X参数建模方法

    林倩;王晓政;杨姝玥;邬海峰;王静;

    为了解决微波功率器件大信号参数提取复杂的问题,提出了一种基于广义回归神经网络(GRNN)对微波功率器件进行建模的方法。与此同时,采用双隐藏层BP神经网络进行建模。为了验证两种模型的建模效果,采用谐波平衡实验得到预测数据与期望数据的三次谐波及其模值。最后通过对比得出,双隐藏层BP神经网络模型的三次谐波误差分别为5.287,3.320和4.483 dBm。GRNN模型的三次谐波误差分别为0.130,0.001和1.235 dBm。此外,双隐藏层BP神经网络模型的三次谐波模值误差分别为0.003,0.521×10~(-4)和0.683×10~(-6)。GRNN模型的三次谐波模值误差分别为0.001,0.235×10~(-4)和0.304×10~(-6)。通过以上实验证明了所提出的GRNN模型可以有效地对GaN高电子迁移率晶体管进行大信号建模。

    2023年12期 v.42;No.382 1490-1497页 [查看摘要][在线阅读][下载 7555K]
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  • 基于极差分析法的大功率IGBT模块封装设计

    张彬彬;向语嫣;飞景明;李松玲;万成安;

    大功率IGBT模块作为能源转换与传输的核心器件,在导弹等军用武器装备的电极驱动系统、伺服电极系统中广泛运用,对器件的耐高温、高可靠能力提出了更高的要求。现有IGBT模块未根据多元化使用需求进行封装设计,因此从封装的材料和结构出发,建立热-电-力有限元仿真模型,确定关键指标提取方法;计算不同材料组配下的指标参数,用极差分析法确定该需求下的最优搭配,并明确各因素的影响程度;随后按照影响程度从高到低对几何结构进行优化设计,并进行服役性能仿真,确定优化后模块的性能。得到在对热阻和应力都要求较高的场合,最适合的结构为AlSiC+Si_3N_4+纳米银的组合,优化后的IGBT模块R_(th(j-c))为0.052℃/W, FRD芯片R_(th(j-c))为0.81℃/W,一阶共振频率为2278 Hz,模块稳态工作时的最高应力为245.35 MPa。

    2023年12期 v.42;No.382 1498-1505页 [查看摘要][在线阅读][下载 3719K]
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  • 车规级LIN总线带隙基准设计

    孙力;王志亮;杨雨辰;谭庶欣;陈靖;

    针对常规车载芯片中带隙基准电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio, PSRR)差、电流驱动能力弱、功耗大等问题,提出了一种将输出的基准电压同时作为折叠式运放(Cascode)、尾电流管、缓冲器(Buffer)的新型动态偏置电路。基准电压经过该电路构成的负反馈,可以抑制电源电压或负载电流的波动。电路采用HH 90 nm CMOS工艺完成了建模,输出基准电压为1.18 V。仿真结果表明,在全工艺角下,输入电压可调范围为1.8~5 V,可驱动电流最高为8.2 mA;典型TT工艺角下,当电源电压为1.8 V时,静态电流为1.04μA,静态功耗为1.872μW;-40~+150℃的温度系数为6.6×10~(-6)/℃;空载频率为10 Hz时,PSRR为-89.6 dB。满足车规级局域互联网(Local Interconnect Network, LIN)总线对带隙基准性能的要求。

    2023年12期 v.42;No.382 1506-1514页 [查看摘要][在线阅读][下载 6760K]
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  • 毫米波宽带双陷波MIMO天线设计

    丁玮;庄华伟;庄俊杰;刘长勇;谭鸿昊;

    为有效抑制部分毫米波通信信号干扰,实现无线通信设备小型化,设计了一款具有双陷波特性的毫米波宽带MIMO天线。天线基本单元由辐射单元、微带馈线、Rogers RO4350B基板以及接地板构成。通过在天线辐射贴片刻蚀U型槽,以及接地板添加倒U型枝节,可在工作频段内产生双陷波特性;进一步在接地板引入圆形开槽使MIMO天线获得良好的隔离度。该天线结构紧凑,尺寸仅为26.7 mm×16.67 mm×1.524 mm,工作于21~40 GHz频段,其中陷波频段为22.04~24.72 GHz和25.96~31.2 GHz。结果表明:该天线在工作频段内隔离度大于20 dB,最大增益可达8.49 dBi,包络相关系数(ECC)均小于0.002,具有良好的辐射和增益性能,在毫米波超宽带通信中具有应用潜力。

    2023年12期 v.42;No.382 1515-1520+1528页 [查看摘要][在线阅读][下载 9103K]
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  • 基于主动激励的硅通孔内部缺陷分类识别

    聂磊;刘江林;于晨睿;骆仁星;张鸣;

    硅通孔(TSV)三维封装因其独特的工艺而备受关注,然而内部缺陷的检测一直是限制其进一步发展的难题。主动红外热成像技术是一种新型无损检测方法,具有无接触、高效率等优点,为实现对TSV内部典型缺陷的识别与分类,提出了一种基于激光加热主动激励的TSV内部缺陷分类识别方法。以激光为辐射热源,充分激发TSV内部缺陷,通过理论与仿真分析,掌握不同内部缺陷在主动激励下的外部温度分布表现规律;建立卷积神经网络模型,通过对外部温度分布结果的训练,实现内部缺陷的分类识别。通过试验证明,该方法对典型TSV内部缺陷具有良好的识别能力,识别准确率可达97.12%。利用主动红外热成像检测方法实现了对TSV内部缺陷的有效检测,为三维封装缺陷检测提供了一种快速有效的方法。

    2023年12期 v.42;No.382 1521-1528页 [查看摘要][在线阅读][下载 3593K]
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