1 1.山东大学 新一代半导体材料研究院, 晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
2 2.齐鲁工业大学(山东省科学院) 材料科学与工程学院, 济南 250353
相比于第一代和第二代半导体材料, 第三代半导体材料具有更高的击穿场强、电子饱和速率、热导率以及更宽的带隙, 更适用于制备高频、大功率、抗辐射、耐腐蚀的电子器件、光电子器件和发光器件。氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表之一, 是制作蓝绿激光、射频微波器件和电力电子器件的理想衬底材料, 在激光显示、5G通信、相控阵雷达、航空航天等领域具有广阔的应用前景。氢化物气相外延(Hydride vapor phase epitaxy, HVPE)方法因生长设备简单、生长条件温和和生长速度快而成为制备GaN晶体的主流方法。由于普遍使用石英反应器, HVPE法生长获得的非故意掺杂GaN不可避免地存在施主型杂质Si和O, 使其表现出n型半导体特性, 但载流子浓度高和导电率低限制了其在高频大功率器件中的应用。掺杂是改善半导体材料电学性能最普遍的方法, 通过掺杂不同掺杂剂可以获得不同类型的GaN单晶衬底, 提高其电化学特性, 从而满足市场应用的不同需求。本文介绍了GaN半导体晶体材料的基本结构和性质, 综述了近年来采用HVPE法生长高质量GaN晶体的主要研究进展; 对GaN的掺杂特性、掺杂剂类型、生长工艺以及掺杂原子对电学性能的影响进行了详细介绍。最后简述了HVPE法生长掺杂GaN单晶面临的挑战和机遇, 并展望了GaN单晶的未来发展前景。
氮化镓 氢化物气相外延 掺杂 晶体生长 综述 gallium nitride hydride vapor phase epitaxy doping crystal growth review
山东大学，新一代半导体材料研究院，晶体材料国家重点实验室，济南 250100
氮化铝(AlN)是直接带隙半导体，具有超宽禁带宽度(6.2 eV)、高热导率［3.2 W/(cm·K)］、高表面声波速率(VL= 10.13×105 cm/s，VT=6.3×105 cm/s)、高击穿场强和稳定的物理化学性能，是紫外/深紫外发光材料的理想衬底，由此制作的AlxGa1-xN材料，还可以实现200~365 nm波段内的连续发光；可以制作耐高压、耐高温、抗辐射和高频的电子器件，是具有巨大潜力的新一代半导体材料。本文介绍了物理气相传输法异质外延生长AlN单晶的原理，并从碳化硅(SiC)衬底上AlN单晶生长研究历程、AlN/SiC衬底生长AlN晶体以及偏晶向SiC衬底生长AlN晶体3个方面综述了SiC衬底上异质外延生长AlN晶体的研究进展。最后简述了SiC衬底上生长AlN单晶面临的挑战和机遇，展望了AlN材料的未来发展前景。
氮化铝单晶 碳化硅衬底 物理气相传输法 异质外延 aluminum nitride single crystal silicon carbide substrate physical phase transport heteroepitaxy
兰州交通大学电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
针对红外和可见光图像融合存在的轮廓信息不全、边缘及纹理细节信息缺失等问题, 提出一种改进简化脉冲耦合神经网络(Improved Simplified Pulse Coupled Neural Network, MSPCNN)和模糊 C-均值(Fuzzy C-mean, FCM)图像融合算法。首先, 将红外和可见光图像用非下采样剪切波算法(Non-Subsampled Shearlet Transform, NSST)分解为高低频子带; 然后对分解后的高频子带采用 MSPCNN融合, 用一种高斯分布权重矩阵进行处理, 增强细节信息和对比度; 接着, 将得到的低频子带图像使用 FCM聚类算法进行聚类中心提取, 设置聚类中心近似阈值简化过程, 实现背景分类提取; 最后利 NSST进行逆变换, 从而完成红外和可见光的图像融合过程。通过客观评价指标计算, 本文所提方法在平均梯度、标准差、平均相似度等参考指标上相对于其他同类型算法均有改善提高, 由于模型参数的简化, 算法运行速度相对于其他算法得到提升, 算法更适用于复杂场景。
图像融合 非下采样剪切波算法 脉冲耦合神经网络 模糊 C-均值 image fusion non-subsampled shearlet transform pulse coupled neural network fuzzy C-mean
1 山东大学晶体材料国家重点实验室，新一代半导体材料研究院，济南 250100
2 齐鲁工业大学(山东省科学院)，材料科学与工程学院，济南 250353
宽禁带氮化镓(GaN)材料以其独特的性质和应用前景成为国内外研究的热点，高质量GaN单晶衬底的制备是获得性能优异的光电子器件和功率器件的基础。钠助熔剂法生长条件温和，易获得高质量、大尺寸的GaN单晶，是一种具有广阔商业化前景的GaN单晶生长方法。钠助熔剂法自20世纪90年代末期被发明以来，经过20多年的发展，钠助熔剂法生长的晶体在尺寸与质量上都取得了长足的进步。本文从晶体生长原理和关键工艺(籽晶选择、温度梯度以及添加剂)等方面综述了钠助熔剂法生长GaN单晶研究进展，并对其面临的挑战和未来发展趋势进行了展望。
氮化镓单晶 钠助熔剂法 原料比 温度梯度 添加剂 籽晶 gallium nitride single crystal sodium flux method raw material ratio temperature gradient additive seed crystal
空军工程大学信息与导航学院通信系统教研室，陕西 西安 710077
雷达通信一体化是指在实现二者硬件共用的基础上，进一步进行波形融合，即用一个信号同时执行雷达和通信功能的技术，以优化系统性能，节约频谱资源。阐述了一体化的技术内涵及发展阶段，分析了线性调频（LFM）信号在一体化系统中的应用潜力，总结了LFM一体化波形设计、高频宽带LFM信号以及LFM一体化波形光学产生和处理的研究进展。分析认为，微波光子将在雷达通信一体化系统中发挥重要作用，未来的雷达通信一体化系统不仅是光学和电学技术相融合的系统，也是模拟和数字技术相结合的系统。
光通信 射频光子 雷达通信一体化 波形融合 线性调频 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0500003
山东大学 深圳研究院，新一代半导体材料研究院, 晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
在PVT法生长AlN晶体的过程中, 很难保持理想的热力学平衡状态, 不可避免地会产生晶体缺陷。高温退火技术对提高晶体完整性十分有效，受到了广泛关注。本工作在N2气氛环境下对PVT法生长的AlN晶片进行高温退火研究。为了评价退火前后AlN晶体的质量和结构变化情况, 进行了高分辨率X射线衍射(HRXRD)和拉曼光谱分析。通过室温光致发光(PL)和吸收光谱对AlN晶体的光学性质以及与杂质相关的带隙变化情况进行了表征。在1400~1800 ℃退火后, AlN晶体质量显著提高。1400 ℃退火后, (10-12)晶面的X射线摇摆曲线的半峰宽(FWHM)从104.04 arcsec减小到79.92 arcsec。随着退火温度升高, 吸收性能明显增强, 带隙增大, 说明高温退火处理有利于提高AlN晶体的质量。二次离子质谱(SIMS)结果表明, 退火过程降低了C杂质, 增加了AlN晶体的带隙, 这与光吸收结果一致。
高温退火技术 AlN晶体 C杂质 带隙 high temperature annealing technology AlN crystal C impurities bandgap
青岛大学计算机科学技术学院，山东 青岛 266071
现有的多尺度多阶段图像去模糊方法存在多尺度图像特征提取利用不充分和阶段加深导致特征信息丢失的问题。针对上述问题，提出了一种基于增强多尺度特征网络的图像去模糊方法。首先，提出一个多尺度残差特征提取模块，在两个分支中使用不同大小的卷积核扩大感受野，充分提取不同分辨率大小图像的特征信息。其次，提出跨阶段注意力模块，过滤和传递图像的关键特征。最后，设计类似于跳跃连接的跨阶段特征融合模块，弥补特征损失，同时融合来自不同大小输入图像的特征信息，丰富空间特征信息，以更好地处理纹理细节。在GoPro和HIDE数据集上的实验结果表明，所提方法能够很好地重建图像。
图像去模糊 多尺度特征 跨阶段注意力机制 跨阶段特征融合 激光与光电子学进展
2022, 59(22): 2215007
1 南京理工大学, 南京 210000
2 北京航天控制仪器研究所, 北京 100000
由于微惯性测量单元(MIMU)易受环境影响, 且存在输出非线性以及剧烈角运动和线运动下精度低的缺点, 而传统的多项式标定方法难以精确地补偿动态误差, 因此,利用深度学习方法对MIMU整体动态误差进行建模与补偿, 分别使用浅层神经网络与深度循环神经网络建立MIMU的整体动态误差模型。设计了基于三轴带温箱位置速率转台的标定流程, 使三轴带温箱转台的内、中、外3轴同时施加角运动并且施加温度变化, 建立MIMU的多因素影响误差训练集。实验结果表明, 浅层神经网络模型相对于传统模型在误差补偿效果上略有提升, 深度循环神经网络模型补偿后残差均值与均方差显著下降, 其中,门控循环单元(GRU)神经网络模型补偿效果最好, 并且需要训练的参数较少、计算负担小。
微惯性测量单元 神经网络 非线性误差 动态误差补偿 Miniature Inertial Measurement Unit(MIMU) neural network nonlinear error dynamic error compensation
1 洛阳市公路事业发展中心洛界高速公路管理处, 洛阳 471000
2 交通运输行业公路建设与养护技术、材料及装备研发中心,郑州 450000
3 河南省交通规划设计研究院股份有限公司, 郑州 450000
4 河南省固废材料道路工程循环利用重点实验室, 郑州 450000
5 河南路星工程管理有限公司, 洛阳 471000
为促进工业废渣资源化循环利用, 制备工业废渣复合再生胶凝材料(RC)及相应泡沫轻质土。利用松香树脂类、蛋白类两种发泡剂和表面活性剂经高速剪切混溶制备复合类发泡剂, 通过不同发泡剂种类、搅拌转速和搅拌时间下的RC泡沫土流动度、湿密度和抗压强度优选最佳工艺, 不同湿密度和龄期下抗压强度对比RC泡沫土和水泥泡沫土力学性能, 干缩和冻融循环试验对比RC泡沫土和水泥泡沫土耐久性, 借助XRD分析RC泡沫土成分。结果表明, 复合类发泡剂融合了松香树脂类发泡剂稳定性好和蛋白类发泡剂发泡倍数高的优势, RC泡沫土制备过程最佳搅拌转速为200 r/min, 搅拌时间为2 min。RC和水泥两种泡沫土流动度均满足规范要求, 初期抗压强度相当; 随着龄期增加, RC泡沫土强度增长幅度高于水泥泡沫土, 28 d和56 d龄期时RC泡沫土强度为水泥泡沫土强度的1.21倍和1.35倍。相同条件下RC泡沫土抗干缩和抗冻融性能优于水泥泡沫土。RC水化产物中增加了钙矾石, 且水化硅酸钙含量高于水泥水化产物。
道路工程 工业废渣 复合胶凝材料 泡沫轻质土 泡沫土 流动度 抗压强度 耐久性 road engineering industrial waste residue composite cementitious material foamed lightweight soil foamed soil fluidity compressive strength durability
青岛大学计算机科学技术学院，山东 青岛 266071
人体实例分割是以人为中心的场景理解和识别的核心问题。然而人体实例体型的差异性、人们之间的互动等导致了空间关系的复杂性，给分割任务带来了极大的挑战。目前主流的实例分割方法大都严重依赖物体的边界框检测，因此通常无法很好地将两个高度重合的对象分开。利用已经具有完备数据标注的人体骨骼特征为人体实例分割任务提供先验知识，提出了一种双流的网络结构，用来分别提取骨骼特征和图片上下文特征。接着，特征融合模块（FFB）自适应地融合来自不同流的特征并将其送入分割模块，得到最终的分割结果。实验结果表明，所提算法在COCOPersons、OCHuman数据集上的平均精确度分别为59.5%、56.7%，相比其他算法均有一定的提升。
图像处理 卷积神经网络 双流卷积神经网络 注意力机制 激光与光电子学进展
2022, 59(16): 1610004
