北京化工大学 北京软物质科学与工程高精尖创新中心, 北京 100029
单结太阳电池的能量转换效率从根本上受限于Shockley-Queisser(S-Q)理论极限, 二端叠层结构可同时解决单结器件中面临的光谱失配和热弛豫能量损耗问题, 是突破S-Q极限最有前途的实用技术。二端叠层太阳电池中的复合层作为中间层的重要组分, 为来自两侧的电子和空穴提供复合位点, 避免了电荷堆积造成的开路电压损失并促进了电流流通, 是实现高性能叠层器件的关键因素之一。理想的复合层应具有较高电导率以提高电荷复合速率、高光学透过率以保证后结子电池的有效光吸收、良好的化学稳定性以降低溶剂对子电池的溶解伤害以及较低的制备成本以推动叠层电池的商业化生产进程。目前已有多种材料被应用于二端叠层太阳电池中, 如薄金属、透明导电氧化物、导电聚合物、氧化石墨烯等, 在钙钛矿-钙钛矿、钙钛矿-有机、钙钛矿-晶硅叠层器件中发挥了重要作用。本文归纳了不同类型叠层太阳电池复合层的研究进展, 系统介绍了复合层的种类、设计原则、制备工艺等, 对比其优缺点并提出了复合层目前存在的问题和面临的挑战, 为制备高效叠层电池提供了有益参考。
二端叠层太阳电池 复合层 透明导电氧化物 薄金属 氧化石墨烯 综述 two-terminal tandem solar cells recombination layer transparent conductive oxide thin metal graphene oxide review
中国电子科技集团公司 第十研究所，四川 成都 610036
现有无人机(UAV)测控终端设备综合化程度不高，互通能力较差，不能满足未来无人机的模块化、综合化、通用化发展趋势。针对上述问题，采用“系统高度集成+功能综合可重构”的模式，提出一种可适用于机载，也可适用于地面的无人机综合一体化测控终端设计。采用标准模块构建开放式硬件平台，实现高集成综合处理能力；设计了动态重构的通信波形加载机制，完成通用测控链路中通信体制的在线更新及升级；进行标准化通信协议研究，提供不同型号测控链路的互联互通基础。实测结果表明，该设计可在数分钟内完成动态重构并有效支撑不同任务。
无人机 测控终端 综合一体化 模块化 可重构 Unmanned Aerial Vehicle Tracking Telemetry and Command terminal integration modularization reconfigurable 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(6): 788
针对无人直升机的位置和姿态控制中存在不确定和外部干扰的悬停问题, 提出一种基于滑模方法的有限时间飞行控制策略。首先, 对无人直升机的六自由度模型进行分析, 将模型分为位置模型和姿态模型两个部分; 其次, 在悬停状态下对模型做简化处理, 根据位置和姿态之间的特点以及控制要求, 分别采用非奇异终端滑模和积分滑模设计位置控制器和姿态控制器, 并在Lyapunov理论框架下证明系统误差能在有限时间内收敛至平衡点; 最后, 通过仿真分析表明该控制策略具有良好的控制性能。
无人直升机 非奇异终端滑模 积分滑模 位置控制 姿态控制 有限时间收敛 unmanned helicopter non-singular terminal sliding mode integral sliding mode position control attitude control finite-time convergence
大连理工大学机械工程学院, 辽宁 大连 116000
研究了四旋翼无人机执行器故障和外部干扰下的高度和姿态容错控制问题。首先, 将执行器故障建模为螺旋桨推力定常效率损失(LoE), 得到包含执行器故障的四旋翼无人机高度和姿态动力学模型; 然后, 基于积分终端滑模控制(ITSMC)设计了一种容错控制器, 并结合自适应律对干扰进行估计和补偿, 借助Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性;最后, 数值仿真结果验证了所提出容错控制方案的有效性和鲁棒性。
四旋翼无人机 执行器故障 积分终端滑模 容错控制 quadrotor UAV actuator fault integral terminal sliding mode fault-tolerant control
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Abstract
The comparison of domestic and foreign studies has been utilized to extensively employ junction termination extension (JTE) structures for power devices. However, achieving a gradual doping concentration change in the lateral direction is difficult for SiC devices since the diffusion constants of the implanted aluminum ions in SiC are much less than silicon. Many previously reported studies adopted many new structures to solve this problem. Additionally, the JTE structure is strongly sensitive to the ion implantation dose. Thus, GA-JTE, double-zone etched JTE structures, and SM-JTE with modulation spacing were reported to overcome the above shortcomings of the JTE structure and effectively increase the breakdown voltage. They provided a theoretical basis for fabricating terminal structures of 4H-SiC PiN diodes. This paper summarized the effects of different terminal structures on the electrical properties of SiC devices at home and abroad. Presently, the continuous development and breakthrough of terminal technology have significantly improved the breakdown voltage and terminal efficiency of 4H-SiC PiN power diodes.
PiN diode terminal structure mesa-JTE reverse breakdown voltage etching process Journal of Semiconductors
2023, 44(11): 113101
1 特种环境复合材料技术国家级重点实验室(哈尔滨工业大学), 哈尔滨 150001
2 微系统与微结构制造教育部重点实验室(哈尔滨工业大学), 哈尔滨 150001
5G 通信、能源互联网、新能源汽车、量子技术等高精尖领域对半导体的性能提出了新的更高的要求。第四代半导体金刚石因具有优异的物理化学性能被誉为“终极半导体”, 被认为是制备下一代高功率、高频、高温及低功率损耗电子器件最理想的材料。而浅n型掺杂的技术瓶颈一定程度阻碍了金刚石半导体应用的发展。表面终端研究为金刚石功能化的发展提供了新的策略, 金刚石通过表面终端实现了场效应晶体管、肖特基二极管、日盲紫外探测器、电子发射器件和近表面色心调控等重要应用, 而表面终端发挥作用的机理与其能带结构特点密不可分。本文综述了几种常见终端的能带研究方法, 分析其能带的结构特点, 结合特点介绍其发挥作用的机理, 并进行了总结和展望。
金刚石 表面终端 能带结构 二维空穴气 肖特基结 紫外探测 diamond surface terminal energy band structure two-dimensional hole gas Schottky junction ultraviolet detection
红外与激光工程
2023, 52(5): 20220725
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
金刚石具有宽带隙(5.47 eV)、高载流子迁移率(空穴3 800 cm2/(V·s)、电子4 500 cm2/(V·s))、高热导率(22 W·cm-1·K-1)、高临界击穿场强(>10 MV/cm), 以及最优的Baliga器件品质因子, 使得金刚石半导体器件在高温、高频、高功率, 以及抗辐照等极端条件下有良好的应用前景。随着单晶金刚石CVD生长技术和p型掺杂的突破, 以硼掺杂金刚石为主的肖特基二极管(SBD)的研究广泛展开。本文详细介绍了金刚石SBD的工作原理, 探讨了高掺杂p型厚膜、低掺杂漂移区p型薄膜的生长工艺, 研究了不同金属与金刚石形成欧姆接触、肖特基接触的条件, 分析了横向、垂直、准垂直器件结构的制备工艺, 以及不同结构对SBD正向、反向、击穿特性的影响, 阐述了场板、钝化层、边缘终端等器件结构对SBD内部电场的调制作用, 进而提升器件反向击穿电压, 最后总结了金刚石SBD的应用前景及面临的挑战。
金刚石 肖特基二极管 金属-半导体接触 场板 钝化层 边缘终端 diamond Schottky barrier diode metal-semiconductor contact field plate passivation layer edge terminal
1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
针对无人机（UAV）平台间激光通信的信道建模问题，提出了一种摆镜式激光通信终端指向误差的求解方法，在指向误差服从Hoyt分布的基础上，综合考虑大气效应得到了联合信道概率密度函数表达式，讨论了不同湍流强度和不同抖动方差下通信链路的性能，并对指向误差模型进行了数值仿真和实验研究。结果表明：当激光通信终端的方位和俯仰指向误差角分别符合均值为0、标准差为0.4°和0.05°的正态分布时，指向误差角符合Hoyt分布。本文所提出的模型更贴近真实系统的指向误差，可以为构建无人机的天地一体化通信网络和组网通信提供前期理论基础，具有一定的实际参考价值。
光通信 无人机 摆镜式激光通信终端 指向误差 Hoyt分布 信道建模 中国激光
2023, 50(11): 1106004
李锐 1,2,5林宝军 1,2,3,4,5刘迎春 1,2,5沈苑 1,5[ ... ]林夏 1,5
1 中国科学院微小卫星创新研究院，上海 201304
2 中国科学院大学，北京 100049
3 上海科技大学 信息科学与技术学院，上海 201210
4 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
5 上海微小卫星工程中心，上海 201210
由于激光通信在空间传输中波长短且方向性强，已成为下一代卫星通信与导航的重要手段。激光星间链路的高速率、高带宽、高安全性等特点，可以提供高质量卫星空间通信，同时其还可以提高星间测距的精度，因此，构建激光星间链路成为下一代卫星网络的研究重点之一。文中首先从技术层面介绍激光星间链路的基本组成，主要介绍了卫星激光建链模式、卫星激光信号调制模式及卫星激光载波波长三个重要技术点。从技术到现象，根据不同轨道高度和不同的任务需求，按照发射时间顺序综合调研并总结了近年来国内外典型中高轨和低轨卫星激光通信成果的发展现状与未来计划。通过调研，进一步从宏观角度分析出卫星激光通信发展标准化、兼容化、网络化和商业化四个趋势，并从微观角度总结了卫星激光终端弹性化和模块化的发展方向。最后，除了作为通讯手段，展望了星间激光链路用于卫星激光测距的良好前景。通过对激光星间链路的现状、趋势和展望的综合分析，旨在为未来激光星间链路的设计与优化提供一定的借鉴和参考，并为我国未来星间激光通信和测距技术的发展及研究提供方向参考。
通信与信息系统 激光星间链路 卫星激光通信 激光通信终端 卫星测距 communication and information system laser intersatellite link satellite laser communication laser communication terminal satellite ranging 红外与激光工程
2023, 52(3): 20220393
