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。

金属网格柔性透明导电薄膜研究进展

摘要:随着柔性电子器件的发展,柔性显示器、柔性太阳能电池、柔性传感器等产品已经逐步从实验室走向市场。柔性透明导电薄膜作为柔性光电器件不可或缺的重要组成部分,今后其需求量只会不断增加。目前的光电子器件逐渐向大尺寸、轻薄、柔性、可拉伸、低成本等方面发展。氧化铟锡(In-diumtion oxide,ITO)是目前使用最广泛的透明导电薄膜,但ITO制备工艺复杂,具有脆性,且铟是稀有金属,储量少,价格昂贵。因此,研制可替代ITO的高性能柔性透明导电薄膜越来越迫切。目前已有研究人员研制出多种可替代ITO的柔性透明导电薄膜,其中基于金属网格的柔性透明导电薄膜是替代ITO的有力竞争者。金属网格柔性透明导电薄膜展示了极好的光电性能和机械灵活性。它最吸引人的地方在于可以独立改变金属网格的线宽和间距,从而在调节薄膜方阻和透光率方面表现出更好的权衡性。目前,已有大量的研究人员研制出可与ITO 媲美的金属网格柔性透明导电薄膜。多数研究者通过光刻技术制作出母版,再结合化学镀或电沉积技术进行导电薄膜制作。以光刻技术为基础制备的柔性透明导电薄膜性能良好,但光刻工艺复杂而且设备昂贵。还有研究人员通过其他技术进行研究,如印刷增材制造技术、静电纺丝技术、光子烧结、模板法等,制备的柔性透明导电薄膜性能良好。其中基于印刷增材制造技术制备的柔性透明导电薄膜已经在触摸屏领域实现产业化,有望进一步发展。本文综述了金属网格柔性透明导电薄膜的研究进展及在光电器件中的应用,包括有机太阳能电池、有机发光二极管等,具体讨论了金属网格透明导电薄膜的基本特性、光电性能、制造技术和器件应用,并点明了其制备方法的优劣性,以期为后续的研究提供参考。

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。

电化学双电层电容器失效机理的研究进展

摘要: 电化学双电层电容器(electrochemical double layer capacitors,EDLC)因其高功率密度,长循环寿命和快速充放电能力而备受关注。然而,EDLC的稳定性和可靠性对于实际应用具有决定性的影响。为提升稳定性和延长寿命,深入了解性能衰减与失效机理至关重要。探讨了EDLC的失效标准以及性能衰减的监测和原位电化学表征方法。通过综述EDLC失效研究的新进展,聚焦于电极材料、电解液、电极-电解液界面及集流体等核心组件,旨在揭示不同体系中的失效现象和机理。最后,展望了高稳定性EDLC的发展方向和挑战,强调新材料开发与表征方法改进,为性能优化和应用拓展提供策略。

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。

基于神经网络的多朝向LED可见光定位

摘要:为改善基于传统定位算法的多朝向LED 可见光定位(MD-VLP)系统的定位性能,提出一种基于接收信号强度比率值(RSSR)的神经网络方法。此方法采用单个光电检测器(PD)接收来自同一位置的多个不同朝向的LED光强,继而将RSSR 代入人工神经网络模型来估计平面坐标。实验结果表明,所提方法在PD处于水平时平均定位误差为2.96 cm,在PD倾斜15°时平均定位误差为5.51 cm,其性能相比于基于RSSR的最小二乘法有显著提高。此外,为了验证所提方法的普适性,仿真分析了两种非朗伯辐射光源构成的多朝向LED集成灯具的定位性能,仿真结果显示,所提方法分别获得了3.70 cm和6.22 cm的平均定位误差,并支持PD适度倾斜。进一步地,设计了一款采用多朝向非朗伯辐射面状光源的VLP集成灯具,实验结果表明,所提方法在PD处于水平或适度倾斜状态时仍能有效工作。

引线框架用铜带产品现状及研发进展

摘要: 文章综合论述了电子引线框架铜带产品的现状,分析了国内产品普遍存在的质量问题及解决方向,指出了新一代及新型框架铜带的研发进展。