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多孔石墨烯薄膜结构优化及其电容性能研究

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
面向原子级平坦化的化学机械抛光技术：后摩尔时代的挑战与进展

面向原子级平坦化的化学机械抛光技术：后摩尔时代的挑战与进展

摘要：随着集成电路技术步入后摩尔时代，互连层数不断增加，线宽逐渐逼近物理极限，化学机械抛光（CMP）作为实现全局平坦化的关键工艺，正朝着原子级精度、近零损伤和跨尺度协同控制的方向迅速发展。然而，这一进程面临着互连材料多样化、表界面缺陷控制难度增大及工艺指标差异化等多重严峻挑战。为应对这些挑战，本文从机理层面深入剖析了CMP 过程中化学腐蚀与机械磨削的协同作用机制，以及后清洗环节中静电排斥、络合刻蚀与lift-off 等多级物理化学机制的耦合效应。基于此，本文系统阐述了工艺参数对材料去除行为的影响规律，并进一步分析了抛光液、抛光垫等关键耗材的多组分设计策略，为实现异质材料的选择性去除与表界面缺陷抑制提供了理论依据。最终，本文总结了12 英寸CMP 装备在多区压力调控、智能监测与高效后清洗等关键模块的集成创新，并探讨了外场辅助技术在提升抛光效率与表面质量方面的应用潜力。通过上述从机理、工艺、耗材到装备的系统性梳理，旨在为突破原子级CMP 的技术瓶颈、支撑后摩尔时代集成电路制造提供清晰的理论框架与技术路径。
光电 2026年05月26日
碳化硅单晶制备方法及缺陷控制研究进展

碳化硅单晶制备方法及缺陷控制研究进展

摘要：碳化硅（SiC）作为第三代半导体具有禁带宽度大、载流子迁移率高、热导率高和稳定性良好等优异特性，在电力电子器件领域尤其是高温、高频、高功率等应用场景下有着巨大潜力。目前用于SiC晶体生长的主要技术包括物理气相传输（PVT）法、高温化学气相沉积（HTCVD）法和顶部籽晶溶液生长（TSSG）法。在SiC单晶生长和外延过程中，不可避免地会产生各种类型的缺陷，这些缺陷对半导体器件的性能会产生显著影响，具体表现为击穿电压降低、漏电流增加以及导通电阻变化等，这些性能的变化不仅会降低器件的效率和可靠性，还可能导致器件完全失效。因此，为了提高SiC半导体器件的良率和性能，在器件制造之前降低和控制SiC晶体生长过程中产生的各种缺陷变得非常重要。本文对当前SiC单晶的制备方法、SiC晶体生长过程中产生的缺陷及其检测技术进行了归纳总结，分析研究了SiC晶体生长过程中产生的缺陷之间的转化及影响因素，并讨论了降低SiC单晶缺陷密度的方法，最后对SiC单晶生长过程中缺陷的控制技术发展方向进行了展望。
光电 2026年07月03日
大气等离子体刻蚀技术在光学元件与半导体加工中的研究进展

大气等离子体刻蚀技术在光学元件与半导体加工中的研究进展

摘要：大气等离子体（Atmospheric Pressure Plasma，APP）刻蚀技术凭借非接触加工、常压操作及物理-化学协同去除机制，在光学元件与半导体器件加工领域展现出巨大潜力。然而，现有研究对等离子体-材料原子级相互作用机理、热力学非线性效应及反应副产物控制的系统性认知仍显不足，制约了其规模化应用。为推进APP 刻蚀技术在超精密制造领域的突破，本文系统解析了介质阻挡放电、射频放电及微波放电装置的创新设计，深入探讨了工艺参数协同优化机制与表面质量控制策略。研究发现，通过调控气体组分、激活原子选择性刻蚀模式，可同时实现超高材料去除率与原子级表面平整度；阵列化射流技术可大幅提升体积去除率，显著突破大口径元件加工效率瓶颈。同时，通过建立热效应与工艺参数的耦合模型，动态调整加工过程中的工具作用方式，显著降低了加工残差，而纯Ar 等离子体诱导的台阶-平台自组织重构可有效消除亚表面损伤。本文还综述了APP 刻蚀技术在光学自由曲面、半导体高深宽比结构及第三代半导体器件制造中的创新应用，证实其兼具高效性与原子级精度。最后，前瞻性指出该领域需突破热力学非线性效应控制、难熔副产物层管理、原子级机理认知及大面积均匀等离子体源开发等挑战，为APP 刻蚀技术迈向工业级超精密制造提供理论支撑与技术路线。
光电 2026年07月30日
新型WN纤维透明电极的制备及透光导电性能

新型WN纤维透明电极的制备及透光导电性能

摘要：纤维透明电极兼具高透光与高导电性，有望取代传统锡掺杂氧化铟（简称ITO）成为新一代透明电极材料。金属纤维虽具有高导电性，但在受热或酸碱腐蚀条件下其性能急剧下降，应用环境受限。针对上述问题，本文采用电纺丝结合氮化热处理工艺制备出新型WN 导电纤维，进一步通过近场直写方法实现纤维的有序排列与WN 纤维透明电极的图案化构筑，以获得高透光高导电且耐热耐腐蚀的新型高性能透明电极。研究结果表明，WN 纤维的导电性随氮化温度的升高而增大，900℃氮化制备的WN 纤维的电导率高达2189 S/cm。通过近场直写可以有效调控WN 纤维透明电极的网格结构，进而调控其透光性与导电性。当网格间距为200μm 时，对应透明电极的透光率高达94%以上，方阻低至6.0Ω/sq，性能优于目前报道的金属纤维透明电极。与金属纤维相比，WN 纤维透明电极还具有优异的耐热与耐腐蚀性，在160℃氧化16h，方阻仅增加8%，在pH 值为1~13 的酸碱溶液中腐蚀1min，方阻增幅≤3%。
光电 2025年03月28日
量子与经典光协同组网资源分配策略

量子与经典光协同组网资源分配策略

摘要：针对量子计算带来的“先截获后解密”的数据安全威胁，量子密钥分发（QKD）能够为通信双方提供长期不可破解的安全密钥。考虑到量子信号传输的脆弱特性，基于暗光纤构建专用量子密钥分发网络（QKDN）面临巨大的成本障碍。而融合网络中经典光信号对量子信号存在动态的噪声干扰，使QKD 无法正常运行。提出量子与经典光协同组网资源分配策略，包括面向经典通信的自适应路由与波长资源分配算法（C-ARWA）、面向量子通信的自适应路由与波长资源分配算法（Q-ARWA），以及基于C-ARWA 与Q-ARWA 组合的协同资源分配算法（SRWA）。38 节点城域拓扑下仿真结果表明，基于量子与经典光端到端协同的SRWA 算法在300 Erlang 业务量条件下，实现业务平均会话密钥速率由bit/s 至kbit/s的量级提升。
光电 2026年09月20日
电磁屏蔽导电涂料的研究与应用进展

电磁屏蔽导电涂料的研究与应用进展

摘要：为了深入了解电磁屏蔽导电涂料的制备与性能，促进高性能、低成本的电磁屏蔽导电涂料研究与应用发展，本文首先介绍了涂料的导电机制和电磁屏蔽基本原理。其次，以不同类别的导电填料和树脂基体为重点，系统介绍了各类材料结构、性能的差异对涂料整体性能的影响，综述了当前的研究进展及针对实际应用进行的多功能改良。最后，针对电磁屏蔽涂料目前在填料结构、填料合成、聚合物基体与填料的相容性的问题进行了总结及表达了对未来产业发展的展望。
光电 2025年06月20日
基于纳米铜膏的导电结构激光并行扫描烧结成型技术

基于纳米铜膏的导电结构激光并行扫描烧结成型技术

摘要：针对柔性基板中导电结构的快速成型，对纳米铜膏的多道激光并行扫描烧结技术进行了优化。探究了不同功率和填充间距对激光烧结过程中的纳米铜膏烧结形貌和电阻率的影响，得出最佳的工艺参数。适当缩小间距可提高烧结程度和导电性，但间距过小易导致基板过热。实验结果表明，最佳工艺参数组合为功率170 mW、间距10 μm、光斑直径15 μm，此时烧结线路呈现金属铜色，并形成网状烧结结构，测得电阻率为5.32×10－6 Ω·cm。对比聚酰亚胺（PI） 和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET） 薄膜在激光烧结过程中的效果，分析了基板的耐热性和透光性对烧结效果的影响机理，为后续清洗工艺提供可行性参考。
光电 2025年10月09日
n型碲化铋基热电材料、器件及应用

n型碲化铋基热电材料、器件及应用

摘要：碲化铋(Bi2Te3)基热电材料, 作为目前唯一商业化应用的热电材料体系, 在近室温区内表现出优异的热电性能, 在低品位温差发电和热电半导体制冷方面具有独特的优势, 广泛应用于深空探测电源、5G通信、激光制冷、消费电子、医疗器械等关键领域. 本文以n型Bi2Te3为主要研究对象, 详尽介绍了不同的优化策略——载流子调节、织构化调控、能带工程和声子工程对该体系热电性能和力学性能优化的研究进展. 同时, 针对不同维度(一维热电纤维、二维热电薄膜和三维热电器件)下Bi2Te3基热电器件在发电与制冷领域所取得的研究成果进行展示, 总结并讨论了n型Bi2Te3基热电材料现存的挑战以及未来可能的发展方向, 以期为n型Bi2Te3热电材料的探索提供参考.
光电 2025年12月15日
面向电子皮肤的智能材料构建策略

面向电子皮肤的智能材料构建策略

摘要：电子皮肤作为具有模仿人类皮肤感知功能的新型的柔性可穿戴传感器，具有轻薄、柔软、灵活等特点，可将外界刺激转化为不同的输出信号，近年来在健康监测、人机交互等领域展现出巨大的应用潜力。本文从构建电子皮肤的智能材料角度出发，对电子皮肤常用基体和导电填料及其几何结构构建等方面进行了综述，并基于电子皮肤应用所需面对的复杂环境对其生物相容性、黏附性、自修复性、自供电性等应用性能需求进行讨论，进而指出电子皮肤在研究过程中仍然存在对人体皮肤的综合感知性能差、制备工艺复杂且昂贵、感知刺激信号存在滞后性等问题，通过材料和结构优化提升电子皮肤基础性能，从而构建优异性能、多功能化、多种外界刺激同步检测成为电子皮肤发展趋势，并且在医疗诊断、软体机器人、智能假肢和人机交互等领域表现出极大的潜力。
光电 2024年11月26日