半导体光电阴极的研究进展

摘要:半导体光电阴极具有量子效率高、暗电流小的优点,被广泛应用于光电倍增管、像增强器等各类真空光电探测和成像器件,促进了极弱光的超快探测和成像技术的发展。另外作为能够产生高品质电子束的真空电子源,用于加速器光注入器、电子显微镜等科学装置。本文首先介绍了目前常用半导体光电阴极的分类以及在真空光电探测成像、真空电子源领域的具体应用。然后对碱金属碲化物光电阴极、碱金属锑化物光电阴极、GaAs光电阴极三类典型半导体光电阴极的制备技术进行了总结,并介绍了微纳结构、低维材料、单晶外延等新技术在半导体光电阴极研制中的应用。最后对半导体光电阴极的技术发展进行了展望。

半导体纳米晶体的冷等离子体合成: 原理、进展和展望

摘要:冷等离子体已发展成为纳米材料合成领域的重要技术途径. 无需化学溶剂和配体, 冷等离子体为高品质半导体纳米晶体的生长提供了独特的非热力学平衡环境: 等离子体中的高能电子与纳米颗粒碰撞使得纳米颗粒带电, 可降低或消除纳米颗粒之间的团聚; 高能表面化学反应能够选择性地将纳米颗粒加热到远超环境气体温度的温度; 气相中生长物和固相纳米颗粒表面结合物之间化学势的巨大差异, 有利于实现纳米晶体的超高浓度掺杂. 本文综述了冷等离子体合成半导体纳米晶体的研究现状, 详细讨论了冷等离子体中纳米颗粒形核、生长和晶化的基本原理, 总结了冷等离子体在单元素、化合物和复杂核壳结构纳米晶体方面的研究进展, 特别强调了冷等离子体在纳米颗粒尺寸、形貌、结晶状态、表面化学和组分等性能调变上的技术优势, 概述了超掺杂纳米晶体呈现的新颖物性, 展望了冷等离子体技术在纳米晶体合成领域的应用前景.

基于纤维素纳米纤维的电磁屏蔽材料研究进展

摘要:纤维素纳米纤维 (CNFs)作为一种新型的一维纳米材料,具有来源广泛、长径比高、力学性能优异等特点。以CNFs为载体或增强相通过不同的方法可以制备出多种多样的电磁屏蔽功能复合材料,如气凝胶、薄膜和海绵等。本文基于电磁屏蔽的原理,综述了CNFs基电磁屏蔽材料的制备方法及研究进展,并比较了不同的CNFs 基电磁屏蔽材料在结构和性能上的差异,最后对CNFs基电磁屏蔽功能复合材料未来的发展方向进行了展望。

碲化锡基热电材料的研究进展

摘要:热电材料能够实现热能与电能的直接相互转换, 展现出在极端环境条件下的出色性能, 是重要的新型能源材料之一. 传统的PbTe以其卓越的电子和声子输运特性在中温区热电转换领域占据着主导地位, 然而铅毒性涉及的环境问题正促使热电材料向无铅路线发展. 作为PbTe的潜在替代者, SnTe近年来引起了热电领域研究者的广泛关注. 众多新技术与策略被应用于改善SnTe材料电输运与热输运性能, 使SnTe热电性能实现了大幅提高. 尽管距离替代PbTe并实现工业化应用仍有较大差距, 但SnTe依然显示出作为卓越中温区热电材料的巨大潜力. 本文介绍了SnTe材料的内在非化学计量特点以及热电输运特性, 综述了在p型SnTe半导体中成功应用的载流子浓度优化、能带工程、能量过滤和声子工程等性能优化策略, 并总结了近年来对n型SnTe材料和全SnTe基热电器件的探索工作.最后, 对SnTe热电材料的研究进展进行了总结, 并对其今后的研究方向提出了展望.

柔性电子材料与器件在可穿戴传感领域的发展现状、挑战与创新策略

摘要:可穿戴材料与器件正朝着柔性、轻薄、无感、智能化和可长期佩戴等方向发展,以满足人体生理心理等个性化需求。这一趋势为运动健康监测领域带来了革新,并得到了学术界和工业界的广泛关注。然而,在满足人体个性化发展需求的同时,可穿戴柔性材料与器件本身也面临着机械鲁棒性、信号稳定性、软硬接口连接和生物相容性等性能方面的挑战。因此,本文旨在从实际运动健康监测需求的角度出发,讨论构建可穿戴柔性材料与器件的材料、结构和制备工艺。同时,深入探讨了其在机械、电气和生物性能等方面所面临的主要挑战因素及其解决路径。最后,预测了未来可穿戴柔性电子材料与器件的发展方向,包括全柔性集成、机械鲁棒性的增强、信号解耦与识别的高精度化、监测的稳定性与灵敏度、快速响应性、超薄无感设计、多模态信号处理以及智能化自适应反馈等。

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%。

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。

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。

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。

芯片用金刚石增强金属基复合材料研究进展

摘要:随着电子设备集成化程度越来越高,对高导热封装材料的需求也越来越大,金刚石增强金属基复合材料凭借其高导热性能成为研究焦点。然而,由于金刚石颗粒与金属基体之间的不润湿特性,具有高导热性的金刚石增强金属基复合材料难以制备。文中综述了金刚石增强金属基复合材料的研究进展,包括界面改性、工艺参数优化和复合材料制备方法,并指出了金刚石增强金属基复合材料目前存在的问题和今后的研究方向。