1 江苏大学 电气信息工程学院，江苏 镇江 212013
2 中国电子科技集团公司第五十五研究所，江苏 南京 210016
本文提出了一种基于 CMOS 0.18 μm工艺的改进型高响应度太赫兹探测器线阵，各探测像素单元由高增益片上天线、高耦合度差分自混频功率探测电路和集成电压放大器组成。其中，差分探测电路利用源极差分驱动场效应管的交叉耦合电容，将太赫兹差分信号耦合至场效应管的栅极与源极，增强场效应管沟道内自混频太赫兹信号的强度，实现高响应度。其次，该探测器配备高增益片上环形差分天线与集成电压放大器，可有效放大混频后的信号，进而提高系统信噪比，最终达到增强探测器响应度的目的。探测器1 × 3线阵系统充分利用CMOS工艺多层结构的特点，将电压放大器布置在天线地平面下方，提高了芯片面积的利用率，有效降低了制作成本，整个系统的面积为0.5 mm2。测试结果表明，当场效应管的栅极偏置为0.42 V时，该探测系统对0.3 THz辐射信号的电压响应度（Rv）最大可达到43.8 kV/W，对应的最小噪声等效功率（NEP）为20.5 pW/Hz1/2。动态测试结果显示该探测器可对不同材质的隔挡物进行区分。
互补金属氧化物半导体 太赫兹 探测器 宽带天线 高响应度 CMOS THz detector broadband antenna high responsiveness
西北工业大学 超高温结构复合材料国防科技重点实验室, 纤维增强轻质复合材料陕西省重点实验室, 西安 710072
新一代高超声速飞行器热端部件服役温度不断提高, 对表面防护涂层的相稳定性和抗烧蚀性能提出了更高的要求。本工作针对传统过渡金属氧化物ZrO2、HfO2涂层开展高熵化设计, 采用高温固相反应结合超音速大气等离子喷涂制备(Hf0.125Zr0.125Sm0.25Er0.25Y0.25)O2-δ(M1R3O)、(Hf0.2Zr0.2Sm0.2Er0.2Y0.2)O2-δ(M2R3O)、(Hf0.25Zr0.25- Sm0.167Er0.167Y0.167)O2-δ(M3R3O)三种高熵氧化物涂层, 探究稀土组元含量对高熵氧化物涂层的相结构演变规律、相稳定性以及抗烧蚀性能的影响。M2R3O涂层和M3R3O涂层呈现优异的相稳定性和抗烧蚀性能, 涂层经热流密度为2.38~2.40 MW/m2的氧-乙炔焰烧蚀后仍保持物相结构稳定, 未发生固溶体分解或析出稀土组元。其中M2R3O涂层循环烧蚀180 s后的质量烧蚀率与线烧蚀率分别为0.01 mg/s和-1.16 μm/s, 相比M1R3O涂层(0.09 mg/s、-1.34 μm/s)以及M3R3O涂层(0.02 mg/s、-4.51 μm/s), 分别降低了88.9%、13.4%以及50.0%、74.3%, 表现出最优异的抗烧蚀性能。M2R3O涂层的抗烧蚀性能优异归因于其兼具较高的熔点(>2200 ℃)和较低的热导率((1.07±0.09) W/(m·K)), 使其有效防护内部的SiC过渡层以及C/C复合材料免受氧化损伤, 避免了界面SiO2相形成所导致的界面开裂。
高熵陶瓷 过渡金属氧化物 热喷涂 热防护涂层 抗烧蚀 C/C复合材料 high-entropy ceramic transition metal oxide thermal spray thermal protection coating ablation resistance C/C composite
上海理工大学 材料与化学学院, 上海 200093
电致变色材料是一类可以通过调节光和热而减少能源使用的节能环保材料, 特别是化学性质稳定的过渡金属氧化物, 作为电致变色材料得到广泛研究。近年来, 双金属氧化物由于存在两种可变价态的金属离子, 具有更好的电化学活性而逐渐受到关注。本研究采用水热法成功在透明导电基底上直接生长了Ti2Nb10O29薄膜, 并探究了前驱体中铌钛原子比对薄膜电致变色性能的影响。结果表明, 由铌钛原子比为3 : 1的前驱体制备的薄膜具有较好的电致变色性能。Ti2Nb10O29薄膜在−1.6 V呈蓝灰色, 在0.4 V呈无色透明状; 在300~1100 nm的宽波长范围内, 均有较高的光调制幅度, 其褪色态的透过率接近90%; 在波长750 nm处的最大光调制幅度达69.4%; 对薄膜施加-1.6 V、60 s和0.4 V、15 s的方波电位, 测得其着色时间和褪色时间分别为29.8和5.9 s; 薄膜的着色效率为68.3 cm2·C-1。本研究制备的Ti2Nb10O29薄膜拓展了双金属氧化物电致变色材料的种类, 具有良好的应用前景。
电致变色 双金属氧化物 Ti2Nb10O29 中性色 光调制幅度 electrochromic bimetallic oxide Ti2Nb10O29 neutral color optical modulation
武汉大学 物理科学与技术学院, 武汉 430072
为了解决传统连续时间线性均衡器(CTLE)均衡能力较差的问题, 提出了一种基于40 nm 互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的25 Gb/s新型CTLE电路, 该电路采用并联电感峰化、负电容零点补偿和输出缓冲技术。介绍了并联电感峰化及无源器件对CTLE频率特性的影响, 最后对新型CTLE电路进行了仿真。仿真结果表明: 在数据传输速率为25 Gb/s时, 该CTLE电路均衡后的-3 dB带宽从8.5 GHz拓展到21.3 GHz; 输出信号眼图的差分电压峰峰值为410 mV, 功耗为8.62 mW; 整体电路版图面积为667μm×717μm, 具备功耗低和面积小的特点。
高速光通信 连续时间线性均衡器 电感峰化 负电容补偿 互补金属氧化物半导体 high speed optical communication, continuous time
1 广东工业大学 机电工程学院，广州 510006
2 广州市自来水有限公司，广州 510600
光功率检测电路的性能好坏决定了接收信号的质量，介绍了光功率检测电路中半导体光电探测器的分类以及与光电探测器相连的几种常用的跨阻放大器，并根据跨阻放大器的性能指标对比了各自的优缺点和应用范围。最后，展望了光功率检测电路的发展前景。
光功率 光电探测器 跨阻放大器 检测电路 集成互补的金属氧化物半导体电路
1 南方电网科学研究院有限责任公司直流输电技术国家重点实验室, 广东广州 510663
2 云南电网有限责任公司电力科学研究院, 云南昆明 650000
针对现有的金属氧化物避雷器(Metal Oxide Arrester, MOA)红外图像故障检测方法存在识别精度低、检测速度较慢的问题, 提出一种基于改进 YOLOv3的 MOA红外图像故障检测方法。首先, 以 Darknet19网络代替 YOLOv3原始的 Darknet53网络, 并在特征学习时针对样本中不同 MOA长宽比例, 通过 K-means聚类算法对 MOA图像中的目标帧进行分析, 重新聚类样本中心锚点框, 得到合适的锚框数目和大小。最后, 利用改进 YOLOv3模型完成 MOA红外图像故障检测。实验结果表明, 改进的 YOLOv3模型识别精度达到 96.3%, 识别速度为 6.75 ms。
金属氧化物避雷器 深度学习 红外图像 K-means聚类 metal oxide arrester, YOLOv3, deep learning infrared image YOLOv3 K-means clustering
1 1.北京理工大学 物理学院, 先进光电量子结构设计与测量教育部重点实验室, 北京 100081
2 2.北京理工大学 长三角研究院, 嘉兴 314019
忆阻器可以在单一器件上实现存储和计算功能, 成为打破冯·诺依曼瓶颈的核心电子元器件之一。它凭借独特的易失性/非易失性电阻特性, 可以很好地模拟大脑活动中的突触/神经元的功能。此外, 基于金属氧化物的忆阻器与传统的互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容, 受到了广泛关注。近年来, 研究提出了多种基于单介质层结构的金属氧化物忆阻器, 但仍然存在高低阻态不稳定、开关电压波动大和循环耐久性差等问题。在此基础上, 研究人员通过在金属氧化物忆阻器中引入双介质层成功优化了忆阻器的性能。本文首先详细介绍了氧化物双介质层忆阻器的优势, 阐述了氧化物双介质层忆阻器的阻变机理和设计思路, 并进一步介绍了氧化物双介质层忆阻器在神经形态计算中的应用。本文将为设计更高性能的氧化物双介质层忆阻器起到一定的启示作用。
忆阻器 突触 神经元 神经形态计算 双介质层金属氧化物 综述 memristor synapse neuron neuromorphic computing double dielectric layer metal-oxide review
太原科技大学材料科学与工程学院，太原 030024
过渡金属氧化物作为超级电容器电极材料，具有理论比容量高、化学稳定性好以及来源丰富等优点。然而，其固有的导电性差、利用率低以及循环稳定性差等缺点很大程度上阻碍了其实际应用。金属氧化物中的氧空位能够有效调节其电子性能，降低能带隙，显著提高其电导率，改善电化学倍率性能。此外，氧空位可以诱导金属的低氧化状态，促进表面氧化还原反应的进行，产生更多的活性位点，提高其电化学储存能力。本文总结了氧空位的制备方法和表征技术，并分别从单金属氧化物、双金属氧化物、杂原子掺杂金属氧化物的角度进行分类描述，综述了近年来具有氧空位的金属氧化物在超级电容器中的应用进展。
氧空位 金属氧化物 超级电容器 电化学性能 oxygen vacancy transition metal oxides supercapacitor electrochemical performance
高镍正极材料是一类综合性能优越的锂离子电池正极材料，它不仅可以达到比传统钴酸锂更高的能量密度，而且成本更低、更加环保，在动力电池市场具有巨大优势。为了进一步降低储能器件成本来适应与日俱增的能源需求，开发无钴高镍正极材料成为新的研究焦点。本文从镍酸锂正极的本征性质出发，论述去钴化的可行性与无钴高镍正极的重点挑战，总结目前学界已有的实现策略，最后对无钴高镍正极的发展方向作出展望。
无钴 高镍正极 锂离子电池 过渡金属氧化物 cobalt-free high-nickel cathodes lithium-ion batteries transitional metal oxide
