单硅烯和锗烯的热电输运特性研究

摘要:基于密度泛函理论和声子Boltzmann输运理论,对比研究了单层硅烯和单层锗烯的热电输运特性,深入探讨了二者的声子与电子输运机理。研究结果表明:单层硅烯和单层锗烯热输运特性的各向异性不明显,室温下单层硅烯和单层锗烯X方向的晶格热导率分别为9.8wW(m·K)和2.1W/(m·K);电输运各向异性明显,二者均为直接带隙半导体,且电子能带隙十分狭窄(分别为0.019eV和0.002eV),展现出Dirac特性。室温下单层硅烯最大热电优值ZTX和ZTY分别为0.58和0.67,单层锗烯最大热电优值ZTX和ZTY分别为0.41和0.67。研究结果可为基于硅烯和锗烯的热电设计提供理论依据和参考,未来可以通过施加应变等方法进一步对二者热电性能进行调控。

触觉传感器与电子皮肤研究进展

摘要:触觉传感器是机器人与环境交互的重要元件,是机器人与环境之间不可或缺的介质。近年来,触觉传感器在医疗设备、生物力学、健康监测等领域的应用成为研究热点。文中回顾了过去50年来国内外机器人触觉传感技术的研究情况及成果,介绍了不同传感机理的触觉传感器及其特点以及仿生触觉传感器电子皮肤的研究现状,指出了触觉传感器全柔性化、多功能化、自供电的未来发展方向。

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。

全球关键电子材料应用进展与我国未来发展方向

摘要:电子材料是用于制造电子器件、集成电路、光电子设备、其他电子系统的关键功能材料,在半导体、显示技术、通信、能源存储与转换等领域具有广泛应用,也成为人工智能、物联网、先进传感、量子计算等前沿科技领域发展的关键支撑;关键电子材料技术的创新发展直接影响电子产业链的技术进步和市场竞争力,在国际科技竞争趋于激烈的背景下已经成为支撑国家战略性新兴产业发展的核心要素。本文全面梳理了全球关键电子材料应用进展情况,涉及集成电路、显示技术、光伏新能源、高端电容/电阻、通信技术等产业,涵盖半导体硅材料、电子特气、光刻胶、湿电子化学品、化学机械抛光材料、第三代半导体材料,液晶显示用材料、有机发光二极管材料、激光显示材料、微发光二极管材料、次毫米发光二极管材料,晶硅太阳能电池材料、钙钛矿太阳能电池材料、有机太阳能电池材料,介电陶瓷材料、聚合物薄膜材料、铝箔材料、导电聚合物材料、电极浆料,光导纤维材料、压电晶体材料等细分类型。研究认为,智能移动设备、智能穿戴、物联网等新兴技术快速发展,对电子材料的性能、可靠性、精度等提出了更高要求;我国高端电子材料与国际领先水平相比仍有差距,表现为高端材料技术自主性不足、国际影响力与标准制定权较弱等;未来需围绕电子信息行业高端化、绿色化、自主化、智能化的发展方向,攻关集成电路、新型显示、高端电容/电阻、未来通信行业的高端电子材料并逐步实现国产化替代,推动我国关键电子材料技术与产业高质量发展。

GaN HEMT器件表面钝化研究进展

摘要:作为第三代半导体材料之一,GaN 凭借其优异的材料特性,如较高的击穿场强、较高的电子迁移率以及较好的热导率等,在制备高频、高功率及高击穿电压的AlGaN/GaN HEMT 器件方面得到广泛应用。然而,目前电流崩塌、栅泄漏电流、频率色散等一系列可靠性问题制约着AlGaN/GaNHEMT 器件的大规模应用。表面钝化被认为是改善这些问题最有效的方法之一。对电流崩塌、界面态等的测试表征方法等进行了总结,综述了目前GaN表面钝化的研究进展。

低成本的p型SnS: 一种有前景的中低温热电材料

摘要:随着能源和环境问题的日益严重, 热电技术在废热回收和电子制冷领域展现出广阔的应用前景. SnS热电材料凭借丰富的地壳储量、低廉的价格以及轻量化等优点, 成为新一代环境友好型热电材料. 近年来, 宽带隙SnS基晶体热电材料的开发, 有望在更宽的温度范围内实现较高的热电能量转换效率. 本综述从SnS热电材料的基本物化性质出发, 分析了SnS的晶体、电子和声子结构, 总结了晶体及多晶材料的合成制备工艺. 在此基础上, 本文系统介绍了p型SnS基晶体和多晶热电材料的优化策略及研究进展. 最后, 针对p型SnS基热电材料当前面临的问题, 提出总结和展望, 以期推动其在温差发电及热电制冷领域的进一步发展和应用.

新环保绝缘气体应用于高压电气设备的研究进展

摘要:本文综述了国内外关于新环保绝缘气体的研究进展,重点围绕国际主流推广的全氟异丁腈(C4F7N)气体及其在电气设备中的应用,总结了C4F7N混合气体的间隙、沿面绝缘特性并提出了相关设备绝缘的设计依据,分析了其在不同工况下的分解特性与气-固相容性评价指标,介绍了C4F7N及其混合气体灭弧性能的研究进展和系列环保设备的研发及应用情况,为当前阶段SF6电气设备环保化升级提供理论参考。同时指出目前国内外仍在开展性能优异的新环保绝缘气体研发攻关,为绿色低碳电网建设提供技术支撑。

韧性光网络理念、体系架构和关键技术

摘要:结合光网络(OTN)需求变化、技术发展演进趋势,及其面临的多样化挑战,从高可靠性和高安全等多角度剖析了韧性光网络的内在理念,并设计了全方位多层次的韧性光网络体系架构。基于该体系架构,详细分析了多项关键技术进展及行业创新实践,包括:跨层多域大规模组网下抗多点并发故障的高可靠光传送技术,可实现99.9999% 的光网络可用性;OTN 成帧与加密一体传输技术,可实现400G/800G 速率的业务加密传输;基于通感多维特征融合驱动的光链路威胁主动识别技术,可实现光网络主动式安全监测;基于信道噪声的物理层加密,可实现光网络的内生式安全防护;结合多参量态势实时感知技术,可实现面向差异化需求的光网络按需服务保障;面向智能算力的无损传输技术,可实现长距离无损传输和高效协同训练。相关技术从芯片到器件设备已实现自主可控,可显著提升光网络供应链安全。最后,对韧性光网络的未来发展趋势进行了展望。

高精度激光共焦半导体晶圆厚度测量

摘要:针对半导体晶圆厚度的高精度非接触测量问题与需求,提出了基于激光共焦的高精度晶圆厚度测量方法。该方法利用高分辨音圈纳米位移台驱动激光共焦光探针轴向运动扫描,利用激光共焦轴向响应曲线的峰值点对应物镜聚焦焦点的特性,分别对被测晶圆上下表面进行高精度瞄准定位;通过光线追迹算法精确计算出晶圆表面每个采样点的物理坐标,实现了晶圆厚度的高精度非接触测量。基于该方法构建了激光共焦半导体晶圆厚度测量传感器,实验和分析表明,该传感器的轴向分辨力优于5 nm,轴向扫描范围可达5. 7 mm,6 种晶圆厚度测量重复性均优于100 nm,单次测量时长小于400 ms。将共焦定焦技术有效地应用于半导体测量领域,为晶圆厚度的高精度、无损在线测量提供了一种新技术。

磁致载流子分离增强光催化机理研究进展

摘要:某些光催化材料在光照下会发生电子跃迁,产生的电子-空穴对分离后能产生活性物质,从而实现光催化效应。该技术对缓解能源危机和环境污染具有巨大潜力。为提高光催化效果,可以通过外场调控,例如电场、磁场。磁场调控具有非接触和简便的优势,能够通过促进光生载流子的分离来增强光催化活性,因此在光催化领域备受关注。首先阐述了磁致载流子分离增强光催化的研究进展;然后,从磁场影响溶液吸光度、促进光生载流子分离、调控自旋极化过程的角度详细解释了磁场增强光催化的物理机理;最后,总结梳理了磁场优化光催化的反应条件和磁热效应对光催化的调制机制等方面,旨在为未来提高光催化效率提供科学参考。