基于碳材料的多维度柔性应变/压力传感器的研究进展

摘要:近年来,基于碳材料的柔性应变/压力传感器发展迅速,在临床疾病诊断、健康监测、电子皮肤和软机器人等智能可穿戴领域内具有广阔的应用前景。本文综述了基于碳纳米材料和生物衍生碳材料的柔性应变/压力传感器的制备方法和性能特征。根据碳材料的维度和结构特点,可将传感器划分为三大类型:一维纤维/纱线型、二维薄膜/织物型和三维多孔/网络型。本文还重点评述了不同维度碳基柔性传感器的研究进展和存在的问题。未来柔性传感器的发展重点将聚焦于新型结构设计、综合性能提升和多模式功能化应用。

基于硅通孔互连的芯粒集成技术研究进展

摘要:通过先进封装技术实现具有不同功能、工艺节点的异构芯粒的多功能、高密度、小型化集成是延续摩尔定律的有效方案之一。在各类的先进封装解决方案中,通过硅通孔(TSV)技术实现2.5D/3D封装集成,可以获得诸多性能优势,如极小的产品尺寸、极短的互连路径、极佳的产品性能等。对TSV技术的应用分类进行介绍,总结并分析了目前业内典型的基于TSV互连的先进集成技术,介绍其工艺流程和工艺难点,对该类先进封装技术的发展趋势进行展望。

碳点的性质及其在生物传感器领域的应用

摘要:碳点(carbon dots, CDs)作为一种具有优良生物相容性、低毒性和表面功能可调的新型碳基纳米材料, 在生物传感领域具有极大的应用潜力。本文对碳点的生物效应、发光性质及其发光机理进行了简述,并根据传感机制的不同, 将CDs在生物传感领域的应用分为荧光(fluorescence, FL)传感器、电致发光(electrochemiluminescence,ECL)传感器以及化学发光(chemiluminescence, CL)传感器三类进行综述。最后分析了CDs目前在生物传感器领域应用中存在的问题, 并对其发展进行了展望。

电容式柔性压力传感器的性能优化原理及研究进展

摘要:作为可穿戴电子器件的重要分支,柔性压力传感器在人机交互、健康监测等方面具有广阔的应用前景。随着新型材料与新的器件制备策略的不断开发,柔性压力传感器的力学与电学性能不断被优化以适应不同的应用需求。相较于其他传感器,电容式柔性压力传感器具有灵敏度高、功耗低、响应快的优势。电容式柔性压力传感器的性能优化主要通过改变器件的结构参数来实现,如电极有效正对面积、电极间距、有效介电常数等。主要方法策略包括新型纳米材料的应用、新型微结构设计和新型复合材料的开发。主要优化原理有四种:(1) 通过改变电极表面粗糙度来改变电极有效正对面积;(2)在电极或介电层中引入空气层以降低弹性模量;(3)在介电层中引入空气或高介电常数材料来改变有效介电常数;(4)通过复合材料在介电层中形成微电容以改变总体电容变化。在电容式柔性压力传感器的性能优化研究中存在一个共性问题,即高灵敏度与宽检测范围之间总是存在一种制约关系。在一定压力范围内,尤其是低压范围,灵敏度提升往往会使器件较易达到压缩饱和而使检测范围有限,即线性度较差。近年来,研究者们着眼于高灵敏度与宽检测范围之间的制约问题,对介电层的梯度结构设计及混合响应机制进行探索,取得了丰硕的成果,在保证高灵敏度的前提下大幅提升了器件的检测范围。然而,迟滞、稳定性及阵列优化仍是电容式柔性压力传感器面向实际应用时存在的问题。本文系统归纳了电容式柔性压力传感器的性能优化原理,分别对电极和介电层的结构设计与材料优化方法进行了介绍,分析了电容式柔性压力传感器在性能优化研究中面临的难题,并进行了展望,以期为设计和制备满足应用需求条件的高性能柔性压力传感器提供参考。

硅通孔3D互连热-力可靠性的研究与展望

摘要:硅通孔(TSV)技术是3D集成封装中用于实现高密度、高性能互连的关键技术,TSV的热-力可靠性对3D集成封装的性能和寿命有直接影响。从TSV的制造工艺、结构布局、材料可靠性以及评估方法等多个方面对TSV 3D互连的热-力可靠性进行研究,对其研究方法和研究现状进行总结和阐述。此外,针对TSV尺寸减小至纳米级的发展趋势,探讨了纳米级TSV在应用于先进芯片背部供电及更高密度的芯片集成时所面临的可靠性挑战。

力致发光变色配合物材料的研究进展

摘要:力致发光变色材料作为一种智能光响应材料, 能够响应外力刺激作用, 表现出光物理信号的可逆转变.此类材料具备操作简便、响应灵敏、易于观测、可重复利用等优点, 被广泛应用于光学开关、安全密保、数据记录、安全防伪等诸多领域. 配合物材料将金属离子引入到有机分子堆积组装过程中, 可有效提升光热稳定性,配位驱动丰富分子间堆积模式, 为新型力致发光变色材料的设计提供突破口. 本综述对近五年力致发光变色配合物材料的研究进展进行了总结, 综合分析了此类材料的构筑策略、性能研究方法及潜在应用价值, 并从机理研究和实际应用两个方面提出亟待解决的问题, 以期早日实现工业化批量生产及实际应用.

面向毫米波射频互联的超低弧金丝球焊工艺方法研究

摘要:引线键合工艺是实现毫米波射频(RF)组件互联的关键手段之一。随着毫米波子系统的快速发展,毫米波组件的工作频段越来越高,对射频通道互联金丝的拱高提出了新的要求。过高的引线弧度会使得系统驻波变大,严重影响电路的微波特性。球焊工艺由于引线热影响区的存在,难以满足射频互联中短跨距、低弧高的需求。采用弯折式超低弧弧形工艺,通过对25μm金丝热超声球焊成弧过程中各关键参数的优化试验,将热影响区折叠键合在第一焊点上,在保证引线强度的前提下,实现了300μm短跨距、80μm超低弧高的金丝互联,为球焊工艺在毫米波射频组件互联中的应用提供了实现思路。

胶体光子晶体制备和应用研究进展

摘要:光子晶体是通过不同折光指数的物质在空间中周期性排列来实现对光的选择性反射,从而产生结构色. 胶体光子晶体因其构筑单元易于制备,成本低廉和应用广泛而备受关注. 本文综述了胶体光子晶体的组装技术及其应用的最新进展和面临的挑战. 胶体光子晶体的组装主要采用自下而上法,包括基于物理力场的组装(如重力、离心力、电/磁场诱导组装)和流体动力学的组装(如毛细管力、剪切诱导组装).特别地,剪切诱导组装法因其在快速制备大尺寸光子晶体膜方面的潜力而受到关注. 此外,还分析了不同组装技术的优缺点,并讨论了胶体光子晶体在传感器、防伪和信息显示等主要应用场景中的应用潜力及面临的机遇和挑战. 最后,对光子晶体组装技术的发展趋势进行了展望,以期推动光子晶体材料的进一步发展和应用.

微波等离子体化学气相沉积法制备大尺寸单晶金刚石的研究进展

摘要: 金刚石作为一种超宽禁带半导体,是下一代功率电子器件和光电子器件最有潜力的材料之一。然而,高品质、大面积(大于2 英寸)单晶衬底的制备仍是金刚石器件产业应用亟待解决的问题。介绍了目前受到广泛关注的微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)获得大尺寸金刚石单晶衬底的技术方案,即单颗金刚石生长、拼接生长以及异质外延生长。综述了大尺寸单晶金刚石外延生长及其在电子器件领域应用的研究进展。总结了大尺寸单晶金刚石制备过程中面临的挑战并提出了潜在的解决方案。

第三代宽禁带功率半导体及应用发展现状

摘要:近年来,以碳化硅和氮化镓为代表的第三代宽禁带功率半导体迅猛发展,已成为中国功率电子行业的研发和产业化应用的重点。抓住第三代宽禁带功率半导体的战略机遇期,实现半导体材料、器件、封装模块和系统开发的自主可控,对保障工业创新体系的可持续发展至关重要。在分析第三代宽禁带功率半导体重要战略意义的基础上,综述了其材料、器件研发和产业的发展现状,阐述了碳化硅及氮化镓器件在当前环境下的应用成果,剖析了第三代半导体行业存在的关键问题。建议在国家政策的进一步领导之下,发挥行业协会和产业联盟的桥梁和纽带作用,对衬底材料、外延材料、芯片与器件设计和制造工艺等产业链各环节进行整体支撑,引导各环节间实现资源共享、强强联合,上下游互相拉动和促进,形成一个布局合理、结构完整的产业链。