氧化镓射频功率器件研究进展

摘要:超宽禁带半导体材料氧化镓(β-Ga2O3)具备高临界击穿场强、高电子饱和速率等特性,同时具有熔体法生长的大尺寸单晶衬底,有望在未来电网、轨道交通、雷达通信等高压大功率领域得到广泛应用。虽然基于氧化镓材料的电子器件在国际上已经取得了快速发展,然而受限于氧化镓材料迁移率低、热导率差的原因,氧化镓基射频器件的研究相对滞后。本文首先剖析了高压射频功率器件的发展需求,包括更高的功率量级、更小更轻便的设备、更高效的系统。随后,从击穿场强、饱和速率、晶圆制造和热管理四个方面阐述了氧化镓材料适合做高压大功率射频器件的原因。接着,综述了国际上有关氧化镓基射频功率器件研究的相关进展,主要讨论了同、异质衬底金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),以及异质结场效应晶体管(HFET)三种类型的器件结构。最后,总结了目前氧化镓射频功率器件性能提升的两大挑战是热扩散能力差和电子迁移率低,并对未来该领域的研究方向进行了展望和建议,例如高导热衬底的异质集成、表面钝化技术研究、器件在极端环境下的可靠性问题等,为相关领域的研究人员提供参考。

光敏聚酰亚胺:低温固化设计策略

摘要:扇出型晶圆级封装(FOWLP)由于在成本、尺寸、输入/输出密度等方面有更优化的解决方案而备受关注。随着封装厚度的薄型化,作为其中再布线层介电材料的光敏聚酰亚胺也面临着新的要求: 更低介电常数、更低热膨胀系数、更低残余应力、更低固化温度等。FOWLP面临的问题主要是晶圆翘曲,减少封装工艺热预算可有效降低封装中金属材料与介电材料之间因热力学性质差异所导致的应力集中。由此,光敏聚酰亚胺需首要解决的即是传统体系在固化温度方面的限制(>300℃) 。本文从聚酰亚胺合成过程角度综述了近些年来在降低光敏聚酰亚胺固化温度方面的研究进展及发展现状,介绍了基于聚酰胺酸、聚异酰亚胺、可溶性聚酰亚胺低温固化体系的优劣势,最后展望了低温固化体系的进一步发展趋势。

液晶高分子聚合物的类型、加工、应用综述

摘要:液晶高分子(LCP),简单可分为溶致LCP、热致LCP,其在一定条件下以液晶相存在,有独特的分子取向,兼容高分子、液晶特性。LCP具有高耐热、高模量、低熔融粘度、极小的热膨胀系数、低介电损耗、高机械强度等优异的力学性能、介电性能、光学性能,可广泛应用于高频高速电子通讯、生物医用、复合材料等领域。与聚乙烯、聚丙烯等通用塑性聚合物相比,LCP成型工艺还不够完善,尚有许多问题亟需解决,如填料填充、加工温度、相容性等因素如何影响挤出成型产品性能,理论模型、循环加工次数、相容性等如何影响注塑成型产品性能,拉伸比、加热参数等如何影响纤维产品力学性能。此外,LCP在具体领域应用也存在较多问题,如印制电路板(PCB)加工、表面处理等如何对通信领域的信号产生影响,加工条件、自增强纤维化能力等如何对复合材料性能产生影响,以及生物医学、光学、记忆材料、导热等领域应用的可行性如何等。大量研究结果表明,LCP含量、剪切速率、加工温度、无机填料含量等因素对LCP挤出制品的模量、电阻率、相容性等有影响,增强材料类型、熔融粘度、LCP含量等因素能明显提高LCP复合材料的力学性能。通信领域,LCP在30~110GHz的介电损耗角正切(Df)小于0.0048,进一步优化LCP的PCB加工参数、表面处理,制备的天线具有宽带宽、高效连接等优异性能;生物医用领域,LCP可作为抗原检测、传感器、神经网络的有效组件;复合材料领域,引入LCP、调节加工参数,可使复合材料的力学性能大幅提升。此外,LCP在记忆、光学、导热方面也有较多应用探索。本文对LCP分类进行了介绍,对LCP的挤出工艺、注塑工艺、纺丝工艺进行了说明,对LCP在通讯、生物医用、复合材料等领域进行了综述,并展望了该材料的发展前景。

基于液态金属对流的电子设备冷却研究进展

摘要:受益于液态金属优异的导热和流动性能,液态金属对流冷却为电子器件和设备的高热流密度热管理难题提供了新的解决方案。介绍了液态金属对流的传热和流动特性,相比于传统工质,液态金属的高热导率使得对流的总体热阻更低,因此产生更好的传热效果。总结了基于液态金属对流的驱动技术、复合式冷却技术和强化冷却技术的相关研究进展,简述了液态金属对流在电子设备冷却领域的应用现状,并展望了液态金属对流冷却的发展前景。

集成电路异构集成封装技术进展

摘要:随着集成电路临界尺寸不断微缩,摩尔定律的持续性受到了越来越大的挑战,这使得不同类型芯片的异构集成技术成为后摩尔时代至关重要的技术趋势。先进封装技术正在经历一场转型,其关注点逐渐从单一器件转向整体系统性能和成本。传统的芯片封装正朝着三维堆叠、多功能集成和混合异构集成的方向发展,以实现集成产品的高度集成、低功耗、微型化和高可靠性等优势。概述了芯片异构集成封装技术的发展轨迹和研究现状,并探讨了面临的技术挑战以及未来的发展趋势。

先进光学超精密制造技术现状、问题与建议

摘要:随着激光核聚变、空间对地观测、深空探测、极紫外光刻等关键领域的不断发展,对高面形精度、高表面质量光学元件需求的不断增加,先进光学超精密制造技术已成为国家高端制造领域的核心支柱。文章围绕光学元件的材料制备技术、超精密成形、抛光、检测及表面处理技术等方面,阐述了国内先进光学超精密制造技术的研究现状,分析了国内该领域存在的问题及应对措施,对先进光学超精密制造技术的下一个新阶段进行了展望,希望能引发该领域研究的一些思考。

无重金属近红外量子点及其荧光成像应用进展

摘要: 荧光成像作为一种高灵敏、实时响应的生物医学成像方式已被广泛应用。近红外(NIR)组织光学窗口内生物组织光吸收和光散射低, 易于获取信噪比高、穿透深和灵敏度高的生物成像。量子点(QDs)因量子限域效应, 具备独特可控的光电特性和出色的光学性能, 是荧光成像的理想材料。相比于高毒性重金属(镉、汞和铅)QDs, 磷化铟、铜铟硫和银基QDs等低生物毒性无重金属QDs更受青睐。通过选择性调节合成方法和材料结构制备高量子效率、NIR 发光和低渗透毒性的无重金属QDs 仍是挑战。NIR QDs 探针构建需要进行靶向、伪装和时效的多种策略方案考虑。聚焦用于荧光成像的无重金属NIR QDs,兼顾材料的性能调控、光学特性及其荧光成像设计策略, 并展望其在临床应用中的前景。

有机电致发光二极管蓝光材料的研究进展

摘要:有机电致发光二极管(Organic light-emitting diode,OLED)在显示和照明领域中应用潜力巨大。蓝光作为三基色之一,是OLED 中不可或缺的一部分。但是,蓝光材料禁带宽度大,所需激发能量过高,容易影响蓝光器件的效率与寿命,这限制了OLED的发展和应用。因此,发展高效、稳定的纯蓝光材料是实现低成本、高质量、长寿命商业化OLED 的前提。本文综述了具有100%内量子效率的磷光蓝光材料和热活化延迟荧光材料的最新发展。同时,针对使用二元共混发光层系统的溶液处理存在的结晶性、相分离、基体材料选择以及精确控制掺杂剂浓度等问题,探究了蒽类发光材料、聚集诱导延迟荧光以及“热激子”材料作为非掺杂发光层材料在OLED领域的发展。本文系统综述了蓝光OLED研究的最新进展,为开发稳定、纯蓝的电致发光材料提供多种思路和借鉴。

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。

可穿戴热电发电器的研究进展

摘要:人体的能量大部分以热量的形式释放,其与外界的温差平均约5~30℃,因此体热可以很好地作为热电发电器的热源。与传统发电器相比,可穿戴热电发电器将人体所散发的低品位热量转化为有效电能,有可能为一些功率要求小于毫瓦级的无线传感器节点提供足够的能量,同时还具备无污染、轻便、稳定等特性,因此越来越受到关注。目前柔性可穿戴热电发电器的研究主要聚焦基于块体型热电材料、基于薄膜状型热电材料和基于纺织织物型热电材料的三大类热电发电器。其中,块体型热电发电器的输出功率一般为每平方厘米几十微瓦,热电臂材料主要为室温热电性能较高的碲化铋基合金,研究重点在于提升这类器件的输出性能和柔性。薄膜型热电发电器的输出功率一般在每平方厘米纳瓦和微瓦之间,按结构可分为水平型和垂直型,常见的水平型器件包含串联型、堆积与卷起型和折叠型,通常会产生较大的输出电压;而垂直型器件单位面积的热电臂对数增多,会产生较大的功率密度。纺织织物型热电发电器输出功率较小,但是具有优良的拉伸、弯曲和面内剪切性能,可以适应3D变形,更适合在弯曲的人体皮肤表面收集热量。本文综述了以上三大类主流的柔性可穿戴热电发电器的研究状况,并从设计、结构和性能方面分析了各类热电发电器的优缺点。