智能可穿戴柔性压力传感器的研究进展

摘要:柔性压力传感器可以附着在人体皮肤感知外界压力信号,且具有传感范围广、响应时间短、灵敏度和耐久性高等特点,因此被广泛应用于电子皮肤和人机交互等领域。柔性压力传感器通常由柔性基底、活性材料、导电电极组成。其中,一种或多种活性材料通过与柔性基底复合形成传感材料,其受外界刺激产生的变形会引起阻值等变化,进而实现传感功能。此外,通过引入微结构可增加传感材料的可压缩性以及对微小压力的敏感度,提升传感性能。本文围绕薄膜和织物两类基底,综述了在其中掺杂碳基、金属基与黑磷基等活性材料的柔性压力传感器的研究,重点论述了不同传感器的制备方法、机电性能与应用场景,总结了各类传感器的优缺点。在此基础上,对未来智能可穿戴柔性压力传感器如何实现宽范围压力检测、商业化以及制作流程无毒化与长时期生物相容性实验等方面的研究做出了展望。

纳米继电器

摘要:当前微机保护将传统物理继电器抽象为继电保护算法逻辑,以软件实现继电器功能,其顺序执行、串行处理的程序调用方式难以适应新型电力系统故障态下电力电子设备继电保护微秒级动态响应特性要求。为此,提出基于芯片内纳米级电路构建的快速继电保护基础元件——纳米继电器,发明了专用纳米继电器IP(intellectualproperty)核硬件电路,代替现有微机保护串行算法,通过并行处理提高继电保护的处理能力和动作速度。设计特殊指令加速和多路指令集并发的架构,突破软件中断响应处理限制,以IP 核的方式实现算法的固化封装,实现算法和逻辑的分离。给出纳米继电器的结构、功能分类以及处理模式与应用场景,分析纳米继电器的关键技术,并与传统继电器进行比较,阐述将其集成于保护装置的工程应用,最后展望纳米继电器未来的研究方向。

柔性可穿戴碲化铋基热电器件的研究进展

摘要:随着全球能源的消耗加剧,热电器件的开发应用成为解决能源消耗问题的有效途径之一,其中,碲化铋(Bi2Te3) 基柔性热电器件因在可穿戴领域逐步实现应用,得到了学界和业界的广泛关注。然而,受其材料成本较高、刚性结构等多方面因素的限制,Bi2Te3 基柔性热电器件难以在保持高效热电性能的同时,实现柔性可穿戴化应用。本文系统地阐述了当前Bi2Te3 基柔性热电器件在材料复合与柔性结构设计上的研究进展,特别是在柔性结构设计上,涵盖了块状、膜类及纱线型3 种结构。最后,总结分析了Bi2Te3 柔性热电器件未来可能面临的挑战与发展趋势,以期促进热电器件在可穿戴领域实现广泛应用。

纳米银导电墨水的制备及其在高精度柔性电路打印中的应用

摘要:分别以银纳米颗粒和银纳米线为导电组分,以BYK-333为表面助剂、乙二醇为溶剂制备出2类喷墨打印型导电墨水,采用MICROPLTTERI型微纳米沉积系统在柔性透明基底上打印了导电线路,研究了打印工艺、热烧结固化、封装等对2种打印电路的导电性、耐候性和抗弯折等性能的影响。结果表明,打印机喷头口径和墨水与基底接触角是决定导电电路线宽精度的关键因素,热烧结处理可以提高银纳米颗粒柔性电路的导电性,在160℃烧结30min时,电阻率下降到16.4μQ·cm,在空气中放置90d后保持导电性能不变,1000次弯折后电阻率上升12.4%;随着打印次数增加,银纳米线打印电路的导电性不断增加,打印9次得到的打印直线单位电阻为88.92/cm,而随着烧结温度和时间的增加电路导电性下降,PDMS封装可以极大地提高打印电路的稳定性,在空气中放置90d或弯折1000次后导电性能保持不变,表明基于银纳米材料导电墨水及微纳米沉积系统可以实现高性能和高精度柔性电路的稳定打印。

光学超晶格:从体块到薄膜

摘要:光学超晶格是一种基于准相位匹配技术的非线性光学材料。通过铁电畴工程研制出不同微结构的光学超晶格,可以实现高效灵活的非线性频率转换,并对光场进行多维调控。光学超晶格的基质材料,经历了从体块到薄膜的发展,伴随着两种材料体系超晶格制备技术的突破,催生了激光变频技术、非线性光场调控和多功能集成光量子芯片等重要应用。

半导体集成电路制造中的准分子激光退火研究进展

摘要:随着半导体集成电路芯片的尺寸越来越小、结构越来越复杂,芯片制造过程中的退火工艺技术也在不断进步。激光退火以其在芯片制造过程中热预算控制的优势,在芯片制造退火工艺中的重要性正在显现。而准分子激光的特点是波长短、峰值功率高、作用于大多数物质表面时能量迅速被物质表面吸收。准分子激光退火可以实现对材料表面温度梯度的控制,是半导体集成电路制造中热处理工艺的重要选择。对半导体集成电路制造过程中准分子激光退火研究进展进行了综述。概述了集成电路制造中退火工艺热预算控制与激光退火的理论模拟研究结果;着重介绍了准分子激光退火在离子掺杂控制、超浅节形成、沟道外延等材料处理中的研究进展,以及在金属层制备和3D 器件中的应用。研究表明,准分子激光退火工艺有望为三维半导体集成电路制造提供新的解决方案。

薄膜铌酸锂光电器件与超大规模光子集成

摘要:近年来,薄膜铌酸锂光子集成技术发展极为迅速,其背后有着深刻的物理、材料、技术原因。单晶薄膜铌酸锂为解决光子集成芯片领域长期存在的低传输损耗、高密度集成以及低调制功耗需求提供了至今为止综合性能最优的解决方案。面向未来的新一代高速光电器件与超大规模光子集成芯片应用,本文回顾了薄膜铌酸锂光子技术的起源及其近期的快速发展,讨论了若干薄膜铌酸锂光子结构的加工技术,并展示了一系列当前性能最优的薄膜铌酸锂光子集成器件与系统,包括超低损耗可调光波导延时线、超高速光调制器、高效率量子光源,以及高功率片上放大器与片上激光器。这些器件以其体积小、质量轻、功耗低、性能好的综合优势,将对整个光电子产业产生难以估量的影响。

光学元件超精密磨抛加工技术研究与装备开发

摘要:在深入实施“中国制造2025”的契机下,我国的超精密加工领域突破了许多关键瓶颈技术,并取得了众多显著的科研成果,建设了一批高水平超精密加工技术创新平台、人才成长平台和应用示范基地,开创了一条我国超精密产业的自主创新发展之路,解决了该领域一些相对应的技术难关。本文主要介绍了厦门大学精密工程实验室在光学超精密加工技术与装备方面的研究进展,围绕大口径光学非球面元件的磨削与抛光加工,阐述课题组研发的加工工艺、磨削与抛光装备、装备监控与控制软件以及相关单元技术。这些研究成果可为实现高端光学元件的超精密加工提供制造加工技术支持与装备解决方案。

石墨烯基材料在电磁屏蔽领域的研究进展

摘要:通信技术在为人类的生活带来便利的同时,其产生的电磁辐射对社会安全、人体健康产生的危害也受到了社会各界的广泛关注,宽屏蔽范围、高吸收效率和高稳定性的电磁屏蔽材料逐渐成为研究热点。石墨烯是一种导电性高、比表面积大且可调控性高的轻质材料,可有效实现电磁衰减,保护精密电子设备和人体健康,在电磁屏蔽领域具有广阔的应用前景。本综述从电磁屏蔽的基本原理与石墨烯基材料的结构特性角度,阐述了石墨烯及其衍生物的电磁屏蔽特点,总结了结构调控以及表面异质化、复合化策略在电磁屏蔽领域的应用。结构调控有利于提高石墨烯基材料对电磁波的吸收损耗和多重反射损耗;表面异质化和复合化策略有利于提高石墨烯基材料的界面极化和磁特性,从而加强对电磁波的吸收损耗和磁损耗。总结了石墨烯基电磁屏蔽材料的改性方法,旨在为开发新一代绿色、轻薄、高屏蔽带宽的电磁屏蔽材料提供启发,指明石墨烯基电磁屏蔽材料的未来发展方向。

聚焦产业关键技术,把握第三代半导体发展机遇——第三代半导体材料产业技术分析报告

摘要:5G 通信技术、新能源汽车推广以及光电应用推动第三代半导体产业蓬勃发展。2017 年,中国GaN 和SiC 器件市场规模达30.8 亿元。目前, 在应用结构方面,GaN 基LED 占比高达70.0%,射频通信和功率器件领域合计占比不足30% ;SiC 器件市场上,功率因数校正电路占比超过50%,光伏逆变器占比约为23.8%,其他应用包括不间断电源、纯电动汽车/ 混合动力汽车及轨道交通等。2017 年国内投资热情高涨,投产GaN 材料和SiC 材料相关的项目共6 个,涉及金额超过84 亿元,占当年总投资金额的12%。