量子传感技术研究现状及发展趋势

摘要:传感技术是对各种物理量进行测量的技术,关系到国计民生的各个领域。量子传感技术是量子技术中最早实现实际应用的技术,一直受到各国的重点关注,近年来更是得到了突飞猛进的发展。文章介绍了世界各国在量子传感技术方面的发展战略及支持,概述了量子传感技术的发展现状,包括其所涵盖的领域、主要的应用场景及取得的重要成果,梳理了存在的关键技术挑战,并对我国的量子传感技术发展提出了建议。

单组分双波段电致变色材料及器件的研究进展

摘要:双波段电致变色器件可以选择性调控可见光和近红外波段透过率,在最大限度利用自然光照的同时有效阻隔太阳辐射热,从而显著降低建筑在照明和空调系统的能耗。相较于传统复合型电致变色材料,单组分双波段电致变色材料因其制备工艺简单和优异的电致变色性能,使其在建筑节能窗和汽车天幕领域展现出巨大的应用前景,也成为了电致变色领域的研究热点。最近开发了各种具有高电致变色性能的单组分双波段电致变色材料,为双波段电致变色应用的发展做出了重大贡献。本文系统地介绍和讨论了单组分双波段电致变色材料及器件的最新研究进展,并对该领域当前面临的关键科学问题与主要技术挑战进行了深入分析,最后对未来发展方向提出了建设性展望。

二类超晶格长波红外探测器研究进展

摘要:从理论基础、材料生长和芯片工艺三个方面,系统介绍二类超晶格(T2SL)长波红外探测器的设计与制备。在理论设计层面,人工智能(AI)技术通过构建高质量多模态数据库,实现对超晶格器件结构光电特性的高效预测,并开发融合物理先验的机器学习模型,在多目标约束下优化超晶格结构,从而显著加速了从材料设计到芯片制备的技术迭代。此外,重点探讨了传统仿真技术与AI 技术设计超晶格器件结构及预测光电特性的对比分析,并综述了国内外在单势垒、双势垒及量子级联三类典型T2SL 长波红外探测器方面的研究进展。最后,总结了全球主要企业在T2SL 探测器产业化方面取得的突破。该工作揭示了AI 技术在材料结构设计与性能预测中的关键作用,为实现T2SL 红外探测器性能高效预测与快速技术迭代提供了新范式。

生物质基导电油墨研究进展

摘要:在电子技术日新月异的当下,导电油墨作为智能印刷的核心材料,具有广阔的发展前景。传统导电油墨常以合成材料为主,其制备工艺相较于生物质材料更复杂,且其中间产物多样,对环境也存在潜在的影响。因此,以绿色著称的生物质材料合成导电油墨有其独特优势。本文着重概述近年来以生物质材料合成导电油墨的研究进展,对其进行详细介绍并对其未来发展趋势进行展望,旨在为印刷电子产业绿色转型提供一定的参考和指导。

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。