1 中国科学院上海硅酸盐研究所无机功能材料与器件重点实验室, 上海 201899
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心, 北京 100049
机器学习等数据驱动方法能够快速发掘数据之间潜在的统计相关性, 实现目标量的高效精准预测, 并辅助分析数据背后的物理图像, 已被广泛应用于材料性能预测和器件设计的研究之中。近年来, 机器学习模型研究在微波介质陶瓷材料及器件开发中也取得了系列进展。本文介绍了机器学习方法的基本原理和过程, 重点总结了微波介质陶瓷的介电常数、品质因数等关键性能的机器学习预测模型研究的最新进展, 探讨了材料成分、结构、工艺等参数与微波介电性能之间的关系, 并概述了机器学习方法在微波天线和滤波器的尺寸优化、失效分析等方面的应用。最后, 指出了数据驱动研究在微波介质陶瓷材料及器件领域的若干发展方向。
数据驱动范式 机器学习 微波介质陶瓷 介电性能 微波器件 data-driven paradigm machine learning microwave dielectric ceramics dielectric properties microwave devices
1 国网山西省电力公司电力科学研究院， 山西 太原 030001
2 西南大学工程技术学院， 重庆 400715
SF6作为气体绝缘设备中最常用的绝缘气体，掌握其分解组分的成分、含量等参数对于及时准确判断设备的绝缘老化状态十分重要。基于拉曼光谱技术，设计了一套拉曼检测分析系统，该系统由气体测量模块、功能模块、嵌入式控制模块、计算机模块等多个组成部分构成，具备温压调控、信号增强、混合气体检测分析的能力。通过配置一定浓度的SF6及其分解组分混合气体进行了拉曼系统的实验测试，定性识别SF6、SO2F2、SO2、CO2、CO和H2S的特征峰分别为778 cm-1、861 cm-1、1 138 cm-1/1 378 cm-1、1 269 cm-1、2 185 cm-1、2 600 cm-1，与各自的NIST标准值一致，以证实该拉曼光谱检测系统的可行性，为SF6分解组分的检测提供了良好的基础，对保障电网的安全稳定运行具有重要意义。
气体绝缘设备 六氟化硫 分解特征组分 拉曼光谱 检测分析系统 gas insulated equipment SF6 decomposition characteristic components Raman spectroscopy detection and analysis system
1 国网山西省电力公司电力科学研究院， 山西 太原 030001
2 西南大学工程技术学院， 重庆 400715
六氟化硫(SF6)分解特征组分检测是判断气体绝缘设备早期潜伏性故障较有效的方法之一，通过监测分解特征组分的类型和浓度能够有效评估电气设备的运行状态，从而避免绝缘突发性事故。拉曼频谱分析技术可实现单一波长激光对气体样品进行无损检测，对SF6分解特征组分检测具有优异的适用性和高效性。针对4种SF6分解典型特征组分，以密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法建立了气体分子模型，采用6-311G(2df，p)基组对分子模型进行优化和拉曼频移特征仿真。同时，基于搭建的拉曼光谱实验平台，对相同含量的4种特征组分实现拉曼特征频谱检测。仿真结果表明密度泛函计算值和实测值与NIST标准值间具有良好的相关性，计算值中CF4、CO、H2S、SO2的特征峰分别为908.97、2 221.11、2 688.82、1 175.24 cm-1，为用拉曼光谱实现SF6分解特征组分的定性和定量分析奠定了基础。
密度泛函 气体绝缘组合电器 SF6分解组分 激光拉曼 频谱 density functional theory gas insulated switchgear SF6 decomposition products laser Raman spectrum
1 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海200050
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京100049
二维金属硫化物材料具有较低的电子噪声以及极大的比表面积, 使其非常适合用作气敏材料, 因此寻求高效可控的方法制备二维金属硫化物材料是目前的研究热点。本研究使用高温化学浴法制备了不同形貌的高结晶二维六方SnS2纳米片。采用不同手段对制备的SnS2纳米片进行表征, 并进一步研究了SnS2纳米片的气敏性能。结果显示: 油酸、油胺用量(体积)相同时, 产物SnS2的形貌是均一的六角形纳米片, 其直径约150 nm, 厚度约4~6 nm。气敏测试表明该SnS2纳米片对NO2气体具有良好响应, 且响应过程可逆, 选择性好。其最佳工作温度为130 ℃, 响应和恢复时间分别为98和680 s。
二氧化氮气体 二维材料 SnS2 高温化学浴法 气敏检测 NO2 gas 2D materials SnS2 chemical bath synthesis gas sensing detection
1 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 无机功能材料与器件重点实验室, 上海 200050
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
开展了固态脉冲形成线相关材料的研究，基于脉冲形成线的特性参数与材料介电性能之间的关联性，可实现固态脉冲形成线材料的筛选和评估。对不同类型材料介电性能的比较和固态脉冲形成线性能的分析表明：介电常数可调的微波陶瓷是制备固态脉冲形成线较为理想的材料。以Ba-Nb-Ti微波陶瓷制备的固态脉冲形成线可获得高压脉冲前沿5~6 ns，脉宽为13 ns，脉冲平顶为5~6 ns，击穿场强超过17.5 kV/mm。
微波介质陶瓷 固态脉冲形成线 介电常数 脉冲功率技术 microwave dielectric ceramics solid-state pulse forming line dielectric constant pulsed power technology
1 南京航空航天大学应用物理系, 江苏 南京 210016
2 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
3 南京航空航天大学航空宇航学院, 江苏 南京 210016
用直流磁控溅射法在190 ℃玻璃基底上制备了氧化铟锡（ITO）薄膜,利用荧光分光光度计研究了ITO薄膜的光致发光性能。结果表明,室温下ITO薄膜在波长250 nm光源的激发下，分别在467 nm和751 nm处观察到了发光强度较强的蓝光宽带和强度较弱的红光带。上述发光峰的出现分别和ITO薄膜中的氧空位、铟空位等缺陷在禁带中形成的能级有关，其中氧空位形成的施主能级位于导带下1.2 eV处，而铟空位形成的受主能级位于价带下1.65 eV处。
薄膜 氧化铟锡薄膜 光致发光 直流磁控溅射 能级
1 南京航空航天大学 应用物理系,江苏 南京 210016
2 中国科学院上海硅酸盐研究所 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海 200050
3 青岛半导体研究所,山东 青岛 266071
在室温下,采用射频磁控溅射法在p-Si(100)衬底上制备了铝酸镧(LaAlO3)薄膜,分别在800 ℃,900 ℃和950 ℃下进行退火处理。利用X射线衍射(XRD)仪、原子力显微镜(AFM)、荧光分光光度计等研究了不同温度退火处理对LaAlO3薄膜结构、表面形貌及光学性质的影响。研究结果表明,LaAlO3薄膜样品在900 ℃开始由非晶向晶体转变,说明高温退火有利于提高结晶质量。光致发光 (PL) 谱测量发现样品在368,470 nm位置处分别出现发光峰,各峰的强度随退火温度的升高逐渐增强,但峰位基本保持不变。根据吸收光谱和缺陷能级图,推测出368 nm紫外光峰来源于电子从氧空位形成的缺陷能级到价带顶能级的跃迁,470 nm附近的蓝光峰归因于电子从负价AlLa错位缺陷能级到价带顶能级的跃迁。
薄膜光学 射频磁控溅射 LaAlO3薄膜 退火处理 光致发光
