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。

热管理用氮化硅陶瓷热导率影响因素及改善途径

摘要:随着电子功率器件向高电压、大电流、高功率密度发展,其在运行过程中会产生更多的热量,承受更大的热应力,这就对器件用陶瓷基板的散热性能及可靠性提出了更高的要求。传统陶瓷基板如氧化铝(热导率低)、氮化铝(力学性能差)已难以满足大功率器件要求。氮化硅陶瓷由于兼具较高的理论热导率与优异的力学性能而成为大功率器件用陶瓷基板的首选材料。但是氮化硅陶瓷的实际热导率与理论值尚存在较大差距,晶格氧含量是主要影响因素。另外,氮化硅陶瓷在制备过程中需要引入适宜的烧结助剂,由烧结助剂引入而引起氮化硅陶瓷显微结构(致密度、晶粒形貌、晶界相含量与分布及平均晶界薄膜厚度等)的变化也会影响其热导率。氮化硅陶瓷显微结构的演变又与其成型技术、烧结工艺密切相关。降低晶格氧含量,减少晶界相,获得具有由细小晶粒与大长柱状晶粒组成的双峰结构是获得高导热氮化硅陶瓷的关键。本文从氮化硅结构与热学性质入手,对晶格氧与显微结构对氮化硅陶瓷热导率的影响作用机制进行了讨论,从原料粉体、烧结助剂、烧结工艺、结构织构化4个方面对氮化硅陶瓷中晶格氧的调控作用、显微结构的演变过程及热导率的强化机理进行了阐述,对高导热氮化硅陶瓷发展现状及面临的挑战进行了探讨,最后对高导热氮化硅陶瓷未来发展前景进行了展望。

高温服役电子元器件的焊接工艺研究

摘要:在航空航天、钢铁冶金及地质勘探等领域,部分设备需要在高温环境下使用,目前常见装联结构的可耐受温度一般低于200℃,甚至低于150℃,严重制约了相关高温服役设备的电子化进程。为了探索元器件高温焊接的可行性,对高温焊接工艺开展深入分析。研究结果表明,铅基高温焊料(SnAg2.5Pb96.5)的固液相线温度均高于250℃,SnAg2.5Pb96.5焊点的拉伸力平均值为139N,剪切力平均值为237N。与常用的无铅焊料(SAC305)相比,SnAg2.5Pb96.5的固液相线温度较高,但其焊点的拉伸力及剪切力均有所降低。相较于直接焊接工艺,采用预热焊接工艺得到的焊点润湿性好,陶瓷电容本体无裂纹,因此预热焊接工艺更适用于高温服役元器件。

阿秒光源产生和发展趋势

摘要:极紫外阿秒光源具有极短的脉冲宽度和高光子能量,因此具有超高的时间和空间分辨能力,广泛应用于原子分子物理、凝聚态物理,乃至化学和生物学研究中。目前阿秒光源的脉冲宽度已经突破了50 as,最高光子能量也突破了水窗波段。介绍了阿秒光源的产生及产生过程中相位匹配的原理,论述了孤立阿秒脉冲产生和选通方法;回顾了阿秒光源的发展历程,梳理了阿秒光源在基础物理研究中的应用;展望了未来的阿秒光源将朝向具有更高光子能量、更短脉宽、更高单脉冲能量、更高光子通量和更高重复频率的方向发展;上述参数的不断提高在应用研究中具有重要意义。总结了目前国内外的阿秒光源装置,并指出建设大型阿秒装置,实现高性能的阿秒综合实验是未来重要的发展方向。

金刚石半导体器件研究概述

摘要:半个多世纪以来半导体基础材料经历了从锗、硅为代表的第一代,砷化镓、磷化铟为代表的第二代,碳化硅、氮化镓、氮化铝为代表的第三代的逐步演化。在演化过程中,更快响应,更高功率,更强稳定性始终是人们不断追求的目标。尽管现有半导体器件已经极大的推动了人类文明的进步且创造了巨大的价值,但是第四代半导体材料——金刚石展现出来的各种特性依旧使人欣喜和对未来充满信心。本文将概述现阶段金刚石半导体器件研究的进展,包括金刚石材料的制备,金刚石二极管、发光二极管、三极管、场效应管,金刚石传感器,金刚石微机械等等。

我国集成电路现代化产业体系构建的战略与路径思考

摘要:集成电路产业具有高度系统复杂性特征,其关键核心技术的突破高度依靠体系化能力支撑。美西方加速推进遏制中国崛起的“小院高墙”策略、“新华盛顿共识”和“去风险”等体系化政策,中国集成电路产业“阻链”“断链”等极端风险加剧;同时,面临中国式现代化和加快发展新质生产力的新使命新要求,亟须以新发展范式和战略逻辑加快推进集成电路产业现代化。文章基于新型国家创新体系、使命驱动型创新和场景驱动创新理论,探讨从“后发追赶”和“前瞻引领”双元整合视角,统筹“使命牵引”与“场景驱动”,重构集成电路技术创新体系,加快集成电路产业现代化;并进一步提出把握场景机遇、健全新型举国体制、统筹科技教育人才“三位一体”、建设国家级创新联合体、加强企业主导的产学研深度融合、构建全球本土化创新生态等对策思考,为加快以科技创新引领集成电路产业现代化、助力新质生产力培育提供理论与战略支撑。

激光融合制造及在柔性微纳传感器的应用(特邀)

摘要:柔性微纳传感器的新兴发展对先进制造技术提出了更高要求。其中,激光融合制造充分集成激光增材、等材、减材加工形式,凭借高精度、非接触、机理丰富、灵活可控、高效环保、多材料兼容等特点突破了传统制造在多任务、多线程、多功能复合加工中的局限,通过激光与物质相互作用实现跨尺度“控形”与“控性”,为各类柔性微纳传感器的结构-材料-功能一体化制造开辟了新途径。本文首先分析激光增材、等材与减材制造的技术特点与典型目标材料,展示激光融合制造的技术优势,接着针对近年来激光融合制造在柔性物理、化学、电生理与多模态微纳传感器中的典型应用展开讨论,最后对该技术面临的挑战以及未来发展趋势进行了总结与展望,通过多学科交叉互融,开辟柔性微纳传感器制造新路径,拓展激光制造技术的应用场景。

超灵敏快速石英增强光声传感关键技术及应用

摘要:概述了近年来基于石英增强光声光谱(QEPAS)实现超灵敏快速痕量气体传感的关键技术及其应用。首先,讨论了不同类型声学腔与石英音叉(QTF)的耦合机制,以及它对提高QEPAS 系统灵敏度的影响。设计合适的声学腔可以有效地放大光声信号,从而提高传感器的检测灵敏度。其次,介绍了一种无需预先校准且响应速度更高的拍频石英增强光声光谱(BF-QEPAS)技术。重点阐述了定制QTF 的设计理论,以及结合定制音叉QEPAS 的一些技术突破。介绍了超灵敏快速石英增强光声传感在环境监测、医疗诊断、电力系统安全监测等领域的应用,并展望了未来超灵敏快速QEPAS技术在新型激发光源、微型化传感器等方面的发展趋势。

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。

无“线”可能:激光能量传输如何重塑能源未来

摘要:分析了激光无线能量传输(laser wireless power transmission,LWPT)技术的基本原理、发展背景及未来应用。该技术基于受激辐射原理,将电能转化为激光能量,经过大气或真空介质传输后,最终由激光电池将光能高效转换为电能,具备高方向性、高能量密度、远距离传输等优势。在低空产业领域,LWPT 可为无人机、飞行汽车等提供持续能源补给,显著提升续航能力与作业效率;在商业航天领域,其可为卫星、空间站及深空探测器构建灵活的能量传输网络,支撑长期太空任务。展望未来,LWPT 技术与激光通信、卫星遥感定位等技术结合,可实现能源与信息的协同传输,构建交通–信息–能源三网融合的智能化蓝图,推动交通系统向高效化、自动化迈进。这一目标的实现,需依托多行业深度合作与持续技术创新,并同步推进跨领域协同研发及标准规范制定。通过推动该技术的发展,有望催生能源传输领域的革命性变革,为现代社会的发展提供坚实的支撑。