CVD金刚石膜应力的产生、抑制、应用及测量

摘要: 金刚石具有优异的性能, 在光学、电子器件热管理及宽禁带半导体领域有着广阔的应用前景, 被誉为终代半导体。作为光学窗口, 需要大尺寸、厚度2 mm 以上的CVD(Chemical Vapor Deposition, 化学气相沉积)金刚石自支撑厚膜; 在半导体散热中, 则需要4英寸(1英寸=2.54cm)以上、100μm厚的金刚石自支撑膜与GaN 等半导体材料进行键合。但由于技术限制, 大面积CVD金刚石膜的合成及应用依旧存在较大困难。一方面, 沉积过程中应力会导致金刚石膜发生破裂; 另一方面, 残余应力会导致金刚石膜发生翘曲, 键合质量变差。因此, 控制金刚石膜的应力成为目前金刚石膜规模化、大范围应用的一个关键问题。本文综述了CVD金刚石应力的分类、来源以及影响应力的各种因素, 详细介绍了抑制金刚石膜应力的措施。同时, 总结了通过人为施加应力来改善金刚石性能的研究, 包括应力改变金刚石带隙、应力提高金刚石热导率等。最后, 给出了评价金刚石应力大小的方法及理论计算公式, 并分析了未来金刚石膜应力研究的趋势。

光电 2026年05月07日 1 点赞 0 评论 73 浏览

高功率大面积AI芯片液冷技术进展

摘要：随着人工智能（artificial intelligence，AI）技术的升级迭代，巨大的算力需求推动了AI芯片的发展，特别是近年来开发的芯粒（Chiplet）技术，为人工智能提供了高计算性能、高良品率、低成本的先进芯片封装集成方案，为AI发展提供了坚实的硬件支撑。Chiplet型芯片具有大面积、高发热功率的特征，其3D的芯片堆叠设计带来了热流分布不均匀、多层芯片导热路径长、填充热界面材料较厚等散热难题，成为了芯片性能提升的关键瓶颈，Chiplet型芯片的高效热管理成了人工智能发展的关键挑战。本文综述了芯片热管理的先进液冷技术进展，包括单相与两相液冷方案，基于冷却架构分为冷板式液冷、近结区液冷与浸没式液冷，并针对2. 5D、3D Chiplet型芯片中的散热问题与冷却方案进行了总结，为高功率大面积AI芯片的液冷方案的应用与发展提供参考。

光电 2026年05月06日 1 点赞 0 评论 90 浏览

钨青铜纳米材料的制备及其在电致变色领域的研究进展

摘要：电致变色是指在外加电场作用下，材料发生可逆光学性质变化的一种现象，基于该技术的电致变色器件在智能窗、节能显示等领域具有广阔的应用前景，可助力我国“双碳”战略目标的实现。钨青铜纳米材料因其原料丰富、开放的框架结构、丰富的离子传输路径和晶体结构，是一种极具潜力的电致变色材料。基于该材料制备的电致变色器件具有对比度高、光谱调制范围广、响应时间快和循环稳定性优异等特点，在智能窗和建筑节能领域展现了巨大的潜力。本论文综述了钨青铜纳米材料的结构特点和制备合成工艺，总结了近年来钨青铜纳米材料在电致变色领域的国内外研究进展，并对其未来发展方向和应用前景进行了展望。

光电 2026年04月30日 1 点赞 0 评论 71 浏览

氧化钨多彩电致变色研究进展

摘要：电致变色材料是一类在外加电场作用下可逆改变光学属性的智能材料，广泛应用于智能调光玻璃、显示器、储能器件等领域。氧化钨作为电致变色材料的典型代表，因其具有高光学调制率、良好的循环稳定性等优点而备受关注，但传统氧化钨电致变色器件色彩调制单一，难以满足多彩显示和美学需求。近年来，基于结构色的多彩电致变色研究取得重要进展，为氧化钨色彩调控提供了新思路。本文梳理了基于颜色混合与光学谐振腔策略的氧化钨多彩电致变色材料与器件的研究进展，重点分析其色彩调控机制与性能优化方法。通过构建谐振腔结构，氧化钨电致变色电极实现了丰富色彩的动态调制，展现出在显示、智能伪装与可视化储能等领域的应用潜力。最后，本文总结了当前技术挑战并展望了未来发展方向，旨在为相关研究提供理论支持与技术参考。

光电 2026年04月29日 1 点赞 0 评论 102 浏览

单组分双波段电致变色材料及器件的研究进展

摘要：双波段电致变色器件可以选择性调控可见光和近红外波段透过率，在最大限度利用自然光照的同时有效阻隔太阳辐射热，从而显著降低建筑在照明和空调系统的能耗。相较于传统复合型电致变色材料，单组分双波段电致变色材料因其制备工艺简单和优异的电致变色性能，使其在建筑节能窗和汽车天幕领域展现出巨大的应用前景，也成为了电致变色领域的研究热点。最近开发了各种具有高电致变色性能的单组分双波段电致变色材料，为双波段电致变色应用的发展做出了重大贡献。本文系统地介绍和讨论了单组分双波段电致变色材料及器件的最新研究进展，并对该领域当前面临的关键科学问题与主要技术挑战进行了深入分析，最后对未来发展方向提出了建设性展望。

光电 2026年04月29日 1 点赞 0 评论 104 浏览

聚酰亚胺带隙宽度调控策略及介电应用研究进展

摘要：聚酰亚胺（PI）作为一类主链含有π共轭酰亚胺环的高性能聚合物材料，其带隙大小是直接影响材料热稳定性、光电性能、介电性能等性能的关键因素之一，而常规PI分子结构中供电性二胺基元与吸电性二酐基元决定其带隙值处于3.0 eV附近，并直接影响其在高温储能、高频通讯、电绝缘等领域中的表现。由于PI优异的结构可设计性，PI的带隙可通过调控单体组合/链段结构/空间结构来调节，进而可以对PI的上述性能进行优化。本文根据近年来报道的PI带隙调控的主要研究进展，分别从聚合物结构和调整聚合工艺的角度阐述了PI带隙调控的主要策略，并以其在介电储能领域的应用为例，讨论了PI带隙调控中所面临的难点问题。最后，根据PI带隙调控的研究现状探讨了其未来的发展方向。

光电 2026年04月28日 1 点赞 0 评论 81 浏览

新环保绝缘气体应用于高压电气设备的研究进展

摘要：本文综述了国内外关于新环保绝缘气体的研究进展，重点围绕国际主流推广的全氟异丁腈（C4F7N）气体及其在电气设备中的应用，总结了C4F7N混合气体的间隙、沿面绝缘特性并提出了相关设备绝缘的设计依据，分析了其在不同工况下的分解特性与气-固相容性评价指标，介绍了C4F7N及其混合气体灭弧性能的研究进展和系列环保设备的研发及应用情况，为当前阶段SF6电气设备环保化升级提供理论参考。同时指出目前国内外仍在开展性能优异的新环保绝缘气体研发攻关，为绿色低碳电网建设提供技术支撑。

光电 2026年04月27日 1 点赞 0 评论 115 浏览

多孔石墨烯薄膜结构优化及其电容性能研究

摘要：目的解决多孔石墨烯薄膜作为电极时离子传输受阻碍的问题。方法提出一种先将石墨烯前驱体预碳化处理，随后利用多步激光刻蚀方法来优化所制备的多孔石墨烯薄膜结构的方法，对石墨烯薄膜的表面形貌、晶体质量、湿润性和电化学性能进行表征，并探索其在电化学储能器件中的应用。结果将石墨烯前驱体在300 ℃的温度下预碳化处理2 h 后，可以使其在后续的激光刻蚀处理中形成具有稳定结构的石墨烯薄膜材料，这与预碳化导致前驱体中的有机小分子分解，使内部交联程度更高有关，从而在CO2 激光的重复作用下保持良好的基底稳定性。拉曼光谱的分析结果表明，预碳化处理后的样品在激光重复刻蚀的过程中可以对石墨烯结构优化过程进行直接观测，且在温度300 ℃下处理后具有更宽的演化范围。SEM 扫描电子显微镜的表征结果显示，300 ℃预碳化后前驱体衍生的石墨烯薄膜具有典型的三维网络多孔结构，形成天然的离子传输通道。此外，电阻行为分析结果表明石墨烯薄膜具有一定程度的晶体缺陷能获得更优异的离子传输能力，促进电化学反应的发生，在1 mol/L 的H2SO4 电解质中面积比电容为124.6 mF/cm2，将其组装成微型电化学储能器件后也保持了优异的储电能力和循环稳定性。结论通过优化多孔石墨烯薄膜的结构来解决离子传输问题，进而获得显著提高的电化学性能，为制备兼具高储电能力和优异稳定性的电极材料提供了设计思路。

光电 2026年04月24日 1 点赞 0 评论 86 浏览

三维石墨烯晶体膜可控制备策略及其超级电容器的应用

摘要：三维石墨烯晶体膜具有高晶体质量、大比表面积和高导电性，成为理想的碳基超级电容器的电极材料。然而，传统石墨烯电极材料受限于表面活性位点数量和宏观尺度下的电化学体积效应，难以达到理论性能。为此，重点介绍通过高能束流（如CO2 激光和高能电子束）诱导技术制备宏观厚度的三维石墨烯晶体膜，并探讨其修饰与复合方法。在此基础上，详细阐述CO2 激光和高能电子束制备三维石墨烯晶体膜的基本原理及其可控制备策略。采用CO2 激光，通过调节激光参数和前驱体材料，能够实现石墨烯晶体膜的厚度调控和结构优化。高能电子束具有高穿透力和低反射特性，能够在宏观尺度下制备均匀的三维石墨烯薄膜。此外，还介绍了通过非金属原子掺杂、金属氧化物和导电聚合物复合等方法，进一步提升三维石墨烯晶体膜的电化学性能等方面的研究内容。在超级电容器应用中，三维石墨烯晶体膜表现出优异的体积比电容和循环稳定性，具有广阔的应用前景。然而，随着厚度的增加，三维石墨烯晶体膜的体积效应和离子传输效率等问题仍需解决，提出通过构筑梯度孔道和优化孔隙结构来增强离子传输能力的解决方案。最后展望了三维石墨烯晶体膜在商用超级电容器中规模化应用的机遇与挑战。

光电 2026年04月23日 1 点赞 0 评论 94 浏览

CVD金刚石薄膜与涂层制备技术及关键领域应用研究进展

摘要：金刚石因其优异的理化性质，在众多领域都有着广阔的应用前景，化学气相沉积则是金刚石薄膜与涂层常用的制备技术之一。详细阐述了CVD 金刚石的生长机理，包括气体输送与活化、表面吸附与分解、成核与生长等过程。介绍了多种CVD 金刚石制备技术，如热丝化学气相沉积、微波等离子体化学气相沉积和直流等离子体增强化学气相沉积，并对其原理与特点进行了比较。在工艺调控方面，分析了气源体系选择、沉积参数调控等对金刚石膜质量和性能的影响。通过优化碳源气体种类、浓度、反应气氛以及沉积气压和温度等参数，可以显著提升金刚石膜的生长速率和质量，精准调控这些参数是实现高质量金刚石生长的关键。在应用方面，阐述并分析了金刚石薄膜在量子技术、光学、能源领域，以及金刚石涂层在机械加工、生物医学、航天领域的应用场景。尽管CVD 金刚石技术已实现多领域突破应用，但其仍面临规模化生产、长期生物安全性验证及复杂工况性能优化等挑战。未来研究将聚焦多功能涂层开发、低成本制备、生物安全性验证及极端环境性能突破，进一步攻克大尺寸单晶生长、低温高质量沉积及智能化工艺控制等关键技术，以满足高端制造与科技发展需求。

光电 2026年04月23日 1 点赞 0 评论 88 浏览