1 西安交通大学, 电子物理于器件教育部重点实验室, 西安 710049
2 西安交通大学电子与信息学部, 宽禁带半导体与量子器件研究所, 西安 710049
相较于传统的硅材料, 宽禁带半导体材料更适合制作高压、高频、高功率的半导体器件, 被认为是后摩尔时代材料创新的关键角色。单晶金刚石拥有大禁带宽度、高热导率、高迁移率等优异特性, 更是下一代大功率、高频电子器件的理想半导体材料。然而由于可获得单晶金刚石的尺寸较小, 且价格昂贵, 极大地阻碍了金刚石的发展。历经长时间的探索, 异质外延生长技术成为了获得高质量、大面积单晶金刚石的有效手段。本综述从金刚石异质外延的衬底选择、生长机理以及质量改善等方面对近些年来异质外延单晶金刚石的发展进行详细介绍。进一步地, 对基于异质外延单晶金刚石的场效应晶体管和二极管的研究进行了总结, 说明了异质外延单晶金刚石在电子器件领域的巨大潜力。最后总结了异质外延单晶金刚石仍需面对的挑战, 展望了其在未来的应用与发展前景。
单晶金刚石 异质外延生长 宽禁带半导体 半导体器件 场效应晶体管 二极管 single-crystal diamond heteroepitaxial growth wide-band gap semiconductor semiconductor device field-effect transistor diode
1 西安交通大学，电子物理与器件教育部重点实验室，西安 710049
2 西安交通大学电子与信息学部，宽禁带半导体与量子器件研究所，西安 710049
突破高质量、高效金刚石掺杂技术是实现高性能金刚石功率电子器件的前提。本文利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法，以三甲基硼为掺杂源，制备出表面粗糙度0.35 nm，XRD(004)摇摆曲线半峰全宽28.4 arcsec，拉曼光谱半峰全宽3.05 cm-1的高质量硼掺杂单晶金刚石。通过改变气体组分中硼元素的含量，实现了1016~1020 cm-3的p型金刚石可控掺杂工艺。随后，研究了硼碳比、生长温度、甲烷浓度等工艺条件对p型金刚石电学特性的影响，结果表明：在硼碳比20×10-6、生长温度1 100 ℃、甲烷浓度8%、腔压160 mbar(1 mbar=100 Pa)时p型金刚石迁移率达到207 cm2/(V·s)。通过加氧生长可以提升硼掺杂金刚石结晶质量，降低杂质散射。当氧气浓度为0.8%时，样品空穴迁移率提升至 614 cm2/(V·s)。
单晶金刚石 p型掺杂 硼掺杂 同质外延 硼碳比 甲烷浓度 硼氧共掺 空穴迁移率 single crystal diamond p-type doping boron doping MPCVD MPCVD homoepitaxial B/C ratio methane concentration B-O co-doping hole mobility
中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
针对批量生产的相控阵雷达发射-接收(T/R)组件对滤波器的幅相一致性要求较高的问题, 该文分析了影响LC滤波器幅相一致性的因素, 并从产品的电路原理和结构方面对与产品可靠性有关的元器件、工艺流程等因素进行了分析, 设计了一款3 GHz带外抑制大于60 dB、多只间相位一致性≤5°、多只间幅度一致性≤0.2 dB的滤波器。结果表明, 该滤波器具有较好的矩形系数、带外抑制和高幅相一致性, 产品用于某高可靠星载系统T/R组件中, 实现了批量生产对幅相一致性的要求。
可靠性 容差分析 幅相一致性 reliability tolerance analysis amplitude-phase consistency
1 1.天津大学 材料科学与工程学院, 天津 300350
2 2.中国科学院 宁波材料技术与工程研究所, 新能源技术研究所,宁波 315201
3 3.河北工业大学 机械工程学院, 天津 300130
4 4. Department of Physics, Chemistry, and Biology (IFM), Linköping University, Linköping 581 83, Sweden
锆合金表面涂层研究作为提高核燃料包壳事故容错能力的重要技术手段之一, 能够有效解决失水事故下锆水反应的问题。Zr2Al3C4以其优异的抗氧化性能和适用于核环境的化学组分而成为锆合金包壳的候选涂层材料之一。由于Zr2Al3C4涂层与锆合金基底之间的元素扩散以及热膨胀系数不匹配等问题, 在其上制备Zr2Al3C4涂层的相关研究较少。本研究通过磁控溅射结合后续热处理工艺, 以Al/Mo-C作为扩散屏障层, 在锆合金基底上制备Zr2Al3C4涂层。结合X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等分析手段, 研究了Al/Mo-C中间层对涂层的相和微观结构的影响。结果表明, 在800 ℃退火3 h后, 未添加中间层的涂层开裂, 同时由于Zr-Al-C涂层与基底之间存在明显的元素扩散, 导致Zr2Al3C4无法成相。Al/Mo-C中间层作为扩散屏障, 能够有效阻止退火过程中Zr-Al-C涂层和基底之间的元素扩散, 从而大大降低Zr-Al-C涂层与标准化学量比的偏差, 有利于最终涂层中Zr2Al3C4相的形成。此外, 该扩散屏障层能够抑制Zr2Al3C4涂层在退火过程中产生裂纹, 同时将退火态涂层与锆合金基底的结合力提高30 N。
Zr2Al3C4 中间层 扩散屏障 结合力 Zr2Al3C4 coating interlayer diffusion adhesion
1 天津大学 材料科学与工程学院, 天津市材料复合与功能化重点实验室, 天津 300350
2 天津中医院大学第一附属医院, 天津 300193
3 河北工业大学 机械工程学院, 天津 300130
为实现黑色纳米TiO2有效负载, 提高实际应用能力, 本研究提出了脉冲激光溅射喷涂的方法。在石英玻璃基底上一步制备了非晶分子筛和金红石型TiO2纳米晶的黑色复合涂层, 表征了复合涂层表面形貌, 测定了复合涂层粉末的光谱吸收性能、物相结构、化学价态以及光催化性能。研究结果表明: 涂层为2~5 μm球体堆积成的多孔结构, 在整个可见光区具有较强的吸收能力。脉冲激光溅射喷涂过程中, 分子筛高温熔融急冷转变为非晶态结构, TiO2则由锐钛矿型转变为金红石型; 其中Ti4+离子部分被还原为Ti3+离子, 缩小了禁带宽度。脉冲激光溅射喷涂技术实现了黑色纳米TiO2快速负载, 且在全光谱和可见光条件下仍表现出良好的光催化能力。
nanosecond pulsed laser sputtering spraying black TiO2 nanomaterial load. 纳秒脉冲激光 溅射喷涂 黑色TiO2 纳米材料负载
近年来发展起来的压缩感知理论挑战了SHANNON的NYQUIST采样定理的理论极限，对信号处理领域产生了极其重要的影响。本文对压缩感知成像雷达的研究进展进行了综述,首先从压缩感知理论的基本原理出发，探讨了压缩感知应用于雷达成像领域的基本思想；重点阐述了压缩感知成像雷达的研究现状，包括合成孔径雷达、逆合成孔径雷达、多发多收雷达、探地雷达、穿墙雷达、认知雷达等多个方面;最后探讨了压缩感知成像雷达走向实用化所面临的若干挑战，并提出后续发展的相关建议。
压缩感知理论 雷达成像 研究进展 应用挑战 compressed sensing theory radar imaging resarch progress application challenge
1 内蒙古工业大学能源与动力工程学院, 内蒙古 呼和浩特 010051
2 风能太阳能利用技术教育部重点实验室, 内蒙古 呼和浩特 010051
针对槽式聚光系统,设计了一种倒梯形管簇式腔体接收器,采用理论研究、TracePro软件模拟以及实验的方法对腔体结构设计中某些几何参数对接收器的光学性能的影响进行分析及优化,并对其安装位置偏移对光学性能的影响展开研究。结果表明:倒梯形上壁面为弧面反射面可使光学效率提高近4%;随着开口角度增大光学效率逐渐增大,随着圆弧半径增大光学效率先增大后缓慢降低,开口角度65°与反射圆弧半径90 mm的组合结构具有较高的光学效率、较均匀的集热管壁能流以及较好的光热转化效率;腔体接收器安装在焦距垂直向下5 mm范围内可获得优于焦距处的光学效率;运用归一化温差和测试瞬时集热效率的方法得到槽式聚光集热系统的光学效率为73%,与模拟的理想值较吻合。
光学设计 腔体接收器 蒙特卡罗光学追迹法 槽式聚光器 光学效率 光学学报
2017, 37(12): 1222003
提出一种基于锥形光纤和光纤F-P腔组合结构的光纤应变传感器。该传感器包含单模光纤拉锥形成的锥区和石英毛细管构建的F-P腔2个应变敏感区域。理论分析了光波在该传感器中的传播过程，获得了该传感器的光强传输函数。由于锥形光纤中激发出的包层高阶模参与干涉，导致传感器干涉光谱具有调制特性。实验获得了该传感器的干涉光谱，通过分析谐振波长偏移或消光比变化对应变实现独立测量，在0～500 με的测量范围内，该传感器的应变灵敏度为14.6 pm/με。利用锥形光纤引发的模式干涉和F-P腔的双光束干涉效应共同作用形成受调制的干涉谱型进行应变传感，应变灵敏度高，同时具备2种独立的应变检测手段(谐振波长和消光比检测)。
锥形光纤 F-P腔 应变测量 fiber-taper F-P interference strain measurement
中国电子科技集团公司 第50 研究所，上海 200023
介绍了应用于正交频分复用(OFDM)系统中的一种基于坐标变换的信道均衡方法。该方法利用块导频进行信道估计，通过坐标旋转数字计算方法(CORDIC)进行坐标变换，并通过线性插值的方法跟踪补偿信道的时变衰落，从而提高系统的信道适应性；同时由于CORDIC 将频域的数据线性化，有效降低了传统信道均衡方法的复杂度，便于硬件实现。仿真结果验证了该方法的有效性和适应性。
正交频分复用 坐标旋转数字计算 坐标变换 时变衰落 Orthogonal Frequency Division Multiplexing Coordinate Rotation Digital Computer coordinate transformation time-selective fading 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(5): 688
1 天津大学 材料科学与工程学院 天津市材料复合与功能化重点实验室, 天津 300072
2 北京卫星环境工程研究所, 北京 100094
文章概述了激光技术在空间环境地面模拟技术中已有和潜在的应用。主要评述了激光驱动飞片、激光等离子体加速、光电效应、光致放电和激光烧蚀效应等技术的运用,可有效实现空间碎片、辐射、原子氧和等离子体环境的模拟。激光技术与其它空间模拟方法相比,一般具有结构简单、成本相对较低,易与其它环境组成综合环境模拟设备,在空间环境地面模拟设备紧凑化和综合化发展上具有独特的优越性。本研究将有助于空间环境模拟中激光技术在模拟设备和理论上的发展,促进新的发现和应用。
激光技术 空间环境 地面模拟 作用机制 laser technology space environment ground simulation action mechanism
