1 中国科学院半导体研究所全固态光源实验室，北京 100083
2 北京市全固态激光先进制造工程技术研究中心，北京 100083
3 中央民族大学 理学院，北京 100081
4 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院，北京 100049
透明硬脆材料由于其优异的力学性能、热稳定性、耐腐蚀性以及光电性能，广泛应用于半导体与电子领域。传统透明硬脆材料切片方法效率低、材料损耗大，制约了硬脆材料的推广应用。激光剥离技术是近年来新兴的一种透明硬脆材料切片新方法，较传统金刚线切割方法大幅提升硬脆材料的切片效率和材料利用率，目前已发展成为硬脆材料激光加工领域学术研究与产业应用的焦点。文中深入分析透明硬脆材料激光剥离物理过程，归纳激光剥离过程关键科学问题：透明硬脆材料对激光的非线性吸收、激光作用下材料内部微观结构演化与缺陷扩展规律，以及激光光场调控对材料改质影响机制等。基于这些科学问题，综述了近年来激光剥离不同类型透明硬脆材料的研究进展，目前用于激光剥离的材料已涵盖了SiC、Si、GaN、金刚石等半导体材料，蓝宝石、多晶Al2O3、氧化锆等陶瓷材料，激光剥离技术已发展出超快激光双脉冲诱导剥离、超快激光-化学辅助剥离、多激光复合剥离等。激光剥离物理过程是一个典型的激光-材料-热学-力学多学科交叉问题，尽管在实验结果方面获得了显著突破和迅猛发展，但目前对于工艺机理仍缺乏深入的理论与数值建模研究。未来透明硬脆材料激光剥离技术将会朝着百微米以下超薄厚度剥离、改质层低损伤、工艺自适应等方向发展，将为半导体与电子等领域快速发展提供更大的技术支撑。
超快激光 硬脆材料 剥离 非线性吸收 缺陷扩展 光场调控 ultrafast laser hard and brittle materials splitting nonlinear absorption defect extension optical field modulation 红外与激光工程
2024, 53(1): 20230487
1 中国科学院大学 微电子学院, 北京 100029
2 中国科学院 微电子研究所, 北京 100029
3 淄博美林电子有限公司, 山东 淄博 255000
利用TCAD Sentaurus模拟仿真软件，研究分析了三种不同结构的槽栅型1 200 V SiC MOSFET单粒子响应特性，器件包括传统单沟槽MOSFET、双沟槽MOSFET和非对称沟槽MOSFET结构。仿真结果表明，双沟槽MOSFET的抗单粒子特性优于其它两种结构器件。通过分析可知，双沟槽MOSFET结构的优越性在于有较深的源极深槽结构，有助于快速收集单粒子碰撞过程产生的载流子，从而缓解大量载流子聚集带来的内部电热集中，相比其它两种结构能有效抑制引起单粒子烧毁的反馈机制。
碳化硅场效应晶体管 单粒子效应 槽栅型结构 电热反馈 SiC MOSFET single event burnout trench gate structure electrothermal feedback
开裂是混凝土结构常见的病害，裂缝为外界水和侵蚀性介质提供了通道，侵蚀性介质的进入会导致混凝土耐久性能加速劣化，严重影响工程结构的服役寿命。为有效阻止有害离子的侵入，延长构件服役期限，裂缝的及时修补是目前建筑业所共同面临的问题。微生物自修复混凝土受到了研究学者的广泛关注，与传统混凝土不同，微生物自修复混凝土赋予结构裂缝自诊断、自修复的功能，其主要修复体系可分为两种：一元修复体系和多元修复体系。本文从两种不同修复体系角度分析了微生物自修复混凝土的修复效果，总结了各体系下面临的关键问题，对比了两种体系下自修复效果的优缺点，并展望了基于微生物矿化的混凝土裂缝自修复研究的发展方向。对已有研究成果总结发现，若以一种具有矿化功能的核心菌体为基础，再加入厌氧型细菌辅助矿化，可实现裂缝深度修复，这种新型矿化体系为基于微生物矿化的自修复混凝土的研究提供了新思路。
微生物 混凝土 自修复 裂缝 修复体系 微生物矿化 microorganism concrete self-healing crack repair system microbial-induced carbonate precipitation
1 中国科学院半导体研究所全固态光源实验室，北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
3 北京市全固态激光先进制造工程技术研究中心，北京 100083
针对航空复合材料挖补修复工艺对损伤区高效高质量去除的需求，研究了碳纤维复合材料纳秒脉冲激光剥蚀机理、工艺优化和缺陷控制方法，基于各向异性传热原理研究了激光扫描角度对材料去除率的影响规律，探索了激光扫描速度和填充间距对非匀质材料的热-机械剥蚀的影响机制。结果表明：碳纤维复合材料显著的各向异性传热使得去除深度随激光扫描角度的增大而减小，激光扫描角度为0°时去除深度为220 μm，激光扫描角度为90°时去除深度为150 μm；由于热-机械剥蚀的混合作用，两个方向上的光斑搭接率存在临界值，在该临界值处材料去除效率出现峰值。进行了18层的阶梯形去除，精度控制在±20 μm。通过实验测试与数据分析，优化了碳纤维复合材料逐层精细剥蚀扫描策略与工艺方案，为碳纤维激光精细制造提供了参考。
激光技术 脉冲激光 碳纤维复合材料 挖补修复 热-机械剥蚀 逐层去除 中国激光
2022, 49(10): 1002405
1 海军潜艇学院,山东 青岛 266000
2 中国人民解放军92763部队,辽宁 大连 116000
为实现水下对航行器光学探测，研究了水下环境光学特性测量机理，确立了海洋下行辐射、海洋上行辐射测量方法。在分析海洋下行辐射分布规律的基础上，简化了海洋下行辐射模型，建立了Janus海洋下行辐照度测量模型，设计了辐照度光学探头，确定了海洋上行辐射测量方法，并完成光学探头的响应度定标设计。分析表明，下行辐照度由标量辐照度、散射系数、体积衰减系数和漫衰减系数共同决定，均匀角分布入射辐射率，当入射角小于70°时，余弦误差小于5％，采用的Janus设计优化了海洋下行辐照度的测量。海洋下行辐射、海洋上行辐射测量方法的建立，为水下实现目标环境光学特性测量奠定了技术理论支撑。
环境光学特性 测量方法 辐照度 辐射率 environmental optical properties measuring method irradiance radiation rate
舰船惯性导航系统根据运动状态在水平阻尼和无阻尼两种工作状态间转换, 载体运动加速度引起的系统误差和状态转换时产生的超调误差会导致惯导的动态性能变差。针对传统阻尼方法的局限性, 采用自适应控制方法设计了平台式惯导的水平阻尼网络, 根据运动加速度的大小, 适时改变阻尼网络参数, 使舰船机动造成的系统误差最小, 并相应提出了抑制状态转换超调误差的方法。理论分析与仿真结果表明, 该方法能有效改善惯导的动态性能。
惯性导航系统 水平阻尼 自适应阻尼网络 动态性能 inertial navigation system level damping adaptive damping network dynamic performance
1 中国农业大学食品科学与营养工程学院, 教育部功能乳品重点实验室, 北京 100083
2 畜产品北京市高等学校工程研究中心, 北京 100083
3 中国农业大学理学院, 北京 100094
利用拉曼光谱研究了乳铁蛋白及其肽段Lactoferrcin B4-14和Lactoferrampin与DPPC、 DPPG脂质体的相互作用。 通过分析作用前后两种磷脂拉曼光谱的变化, 探讨了乳铁蛋白及其肽段与磷脂的作用模式, 为阐明乳铁蛋白及其肽段抗菌机理提供了重要依据。 拉曼光谱显示, 乳铁蛋白及其肽段加入中性磷脂DPPC脂质体后, 属于磷脂脂酰链的C—H对称、 反对称伸缩振动的2 847和2 882 cm-1处的峰强没有发生明显改变; 而当乳铁蛋白及其肽段与DPPG作用后, 2 882 cm-1处的峰强度明显下降, 磷脂的侧向相互作用序参数由未加入时的0.19分别下降到了0.17, 0.14, 0.12, 变化率分别为－11%, －27%, －34%, 表明乳铁蛋白及其肽段可能通过静电相互作用与负电性DPPG脂质体吸引并结合, 且Lactoferrcin B4-14和Lactoferrampin比乳铁蛋白与磷脂的作用更为强烈。
拉曼光谱 乳铁蛋白 乳铁蛋白肽 脂质体 相互作用 Raman spectroscopy Lactoferrin Lactoferricin Liposome Interaction 光谱学与光谱分析
2011, 31(6): 1533
1 南京理工大学 信息物理与工程系，南京 210094
2 江苏大学 理学院，镇江 212013
在分析了网格大小和时间步长这两个重要参数和求解稳定性的基础上，采用有限元方法建立了透明薄膜／基底系统的热传导方程和热弹性方程的有限元模型。考虑了薄膜和基底的物理参数随温度的变化，得到了激光照射透明薄膜／基底系统温度场空间分布，由此计算出由热弹效应激发的超声对心波形。结果表明，透明薄膜厚度的增加，会影响到激光激发的对心超声波形；当薄膜厚度增大时，对心超声波形中的双极脉冲波形振幅变大，波形宽度加大。该方法为透明薄膜／基底系统的定量检测和无损评价提供了理论依据。
激光物理 超声 有限元 薄膜／基底系统 laser physics ultrasound finite element method coating-substrate system
Wave Science Lab., Shanghai University, Shanghai 201800, China
Chinese Journal of Lasers B
1995, 4(5): 405
1 Optical Fiber Institute
2 Shanghai University of Science & Technology, Shanghai 201800
3 Shanghai Institute of Optics & Fine Mechanics, Academia Sinica, Shanghai 201800
Chinese Journal of Lasers B
1994, 3(1): 5
