功能材料与器件学报

研究·开发

  • 太阳能无人机光伏输出功率预测模型研究

    许坦奇;吕冬翔;虞祥瑞;赵东明;李钏;呼文韬;肖平;张丽平;刘文柱;孟凡英;刘正新;

    本文针对高空长航时太阳能无人机的曲面形状的机翼和飞行姿态,提出了一种光伏阵列发电功率预测模型,实现太阳能无人机光伏发电系统输出功率的准确预测。首先将机翼曲面上表面分为三段,根据每段的光伏组件铺设仰角分别计算其发电功率。通过具体算例,计算了海拔高度和纬度在全年内对光伏阵列日水平输出能量的影响。同时通过算例,分析了无人机的飞行姿态,包括偏航角、俯仰角以及滚转角对无人机光伏发电系统输出功率的影响。结果表明光伏输出功率预测模型能够实现对无人机光伏发电系统输出功率的准确预测,对无人机的航迹优化,能源系统控制具有重要的意义。

    2024年03期 v.30 113-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 837K]
    [下载次数:7 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ]
  • 单层和三层MoS_2电子结构和光学性能的第一性原理研究

    樊志琴;张俊峰;李瑞;

    本文利用第一性原理,研究了单层和三层MoS_2的电子结构和光学性能,包括电子能带结构,以及能量在0-15eV区域内的介电常数、吸收谱、折射率和电子能量损失谱。在态密度上,两者的导带在高能量部分有区别。平衡状态下,单层MoS_2在平行于层方向(Ex)和垂直于层方向(Ez)的介电常数分别为6.69和3.89,三层MoS_2介电常数分别为15.01和8.39。单层MoS_2的介电常数曲线比三层的介电常数曲线具有精细结构。在0~6eV能量范围内,介电常数具有高度的各向异性。当能量大于7eV时,介电常数变为各向同性。在Ex方向上,单层和三层MoS_2在可见光区位置处都有一吸收峰;单层MoS_2对近紫外更敏感,而三层MoS_2对远紫外更敏感。随着层数的增加,折射率增大。单层和三层MoS_2消光系数在近紫外区的峰值都大于在远紫外区的峰值。通过电子能量损失谱可以看出随着层数的增加,峰值的位置越来越往高频区域移动。

    2024年03期 v.30 120-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 830K]
    [下载次数:4 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ]
  • 栅极调控硅表面电势研究

    应文静;李铁;王跃林;

    对于金属-氧化物-半导体(MOS)结构而言,栅极电压的改变可以引起硅表面电势的改变,从而引起电导的改变,该原理在场效应管中得到充分的研究与应用,而本文则首次探讨其在平面电子管领域的应用场景。本文通过对流过硅的电流进行测试,分析栅极电压变化对不同厚度和载流子浓度的硅表面电势产生的影响,验证了硅在空气表面的电子积累与耗尽现象。实验结果表明,对于不同硅中载流子浓度和厚度的器件,相同的栅极电压变化将引起不同程度的硅表面电导变化。栅极引起的硅发射电流变化也证明了栅极对于硅表面电势的调控能力。就平面电子管而言,电子从阴极表面逸出被阳极捕获形成发射电流。因此,硅表面电势的改变可以引起场发射特性的改变,从而引起发射电流的改变,使以背栅电压调控阴极硅表面电势为栅极调控原理的平面电子三极管成为可能。

    2024年03期 v.30 134-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 832K]
    [下载次数:2 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:4 ]
  • 大尺寸二维氧化镓的制备及性能研究

    赵晓辉;艾则麦提江·阿力木江;武素梅;温阳;高航;张广硕;李梦阳;梁瑶;

    二维宽禁带材料在制作下一代新型电子器件上能发挥重要作用,宽禁带的氧化镓晶体具有非层状结构,难以通过机械剥离等传统方法制成二维材料,二维超薄氧化镓的制备和性能研究很有限。本文利用挤压液态金属镓的方法成功制成大尺寸超薄氧化镓膜,膜的横向尺寸在厘米量级,厚度在~5.6 nm。选用适当大小的液态金属镓能改善二维氧化镓膜的均匀性和边缘规则性,通过按压多个液态金属镓滴可以实现更大面积二维氧化镓膜的制备。通过透射电镜和拉曼光谱检测结果可以确认制备的材料是非晶的Ga_2O_3膜。电学检测结果说明通过超声清洗可以去除二维氧化镓表面残留金属镓,实现提高材料绝缘性能的目的,这也说明制备的二维氧化镓在光传感器和需要绝缘材料的电学器件中能发挥重要作用。

    2024年03期 v.30 140-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 847K]
    [下载次数:9 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:3 ]
  • 镍掺杂石墨烯材料的第一性原理研究

    张婷;贺欣悦;李蔚;杨勇;

    采用CASTEP模块,计算石墨烯对镍原子吸附的稳定性,同时研究金属镍、石墨烯和石墨烯增强镍基复合材料晶格常数、能带宽度、形成能、态密度、弹性常数等特性。研究发现:石墨烯吸附镍原子的模型中,吸附高度依次为H位<T位<B位,吸附能大小依次为H位>T位>B位,吸附高度与吸附能成负相关。掺杂的石墨烯弹性常数C_(11)由507.16GPa提升至653.12GPa,但是该掺杂条件下结构不稳定。研究结果为石墨烯复合材料的应用提供理论研究基础和参考依据。

    2024年03期 v.30 146-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 908K]
    [下载次数:12 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ]
  • 新型复合纳米压印膜结构的研究

    杨志伟;Asim Abas;张雪陶;曹元勋;张杰;

    本研究提出了一种新型复合纳米压印膜结构,以三明治结构为基础,采用弹性硅胶将柔性非扩张平面基底包裹。工艺包括在图形基板涂覆液态硅胶并固化,精准放置柔性非扩张平面基底,最后涂覆一层硅胶,形成硅胶压印区/柔性基底/硅胶保护区的三明治结构。该技术解决了单一柔性材料难以剥离和弹性材料压印过程中扩张现象导致的线宽波动问题。

    2024年03期 v.30 153-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 728K]
    [下载次数:10 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ]
  • NiO/NiCo_2O_4微米花的制备及其丙酮气敏特性

    马冬则;王亚玲;陈辉;贾建峰;田林海;

    采用溶剂热法制备了NiO/NiCo_2O_4微米花复合材料,通过扫描电子电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)和比表面积及孔径分析(BET)对样品的形貌、晶体结构、化学组成和比表面积进行了详细表征。随后将上述材料制成传感器对丙酮进行气敏性能测试。实验结果表明,当镍源与钴源的摩尔比为1.5时形成NiO/NiCo_2O_4,该传感器对100 ppm丙酮在190℃下的响应值为7.4,高于纯的NiO和NiCo_2O_4,并且展现出良好的选择性和可靠的稳定性。这归因于微米花状复合物多孔结构为气体的扩散提供了便利通道,同时较大的比表面积为丙酮和吸附氧之间发生氧化还原反应提供了更多的反应活性位点,提高了传感器对丙酮的气敏性能。

    2024年03期 v.30 158-165页 [查看摘要][在线阅读][下载 934K]
    [下载次数:5 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ]

  • 《功能材料与器件学报》“光子集成材料与器件”专题征文通知

    <正>随着人工智能、自动驾驶、云计算等新兴技术对于目前的通信系统和数据中心提出巨大应用需求,集成光子芯片技术迅速发展,并有望在高速大容量数据场景中与电芯片进行优势互补。与大规模CMOS集成电路技术有所不同,目前还未出现单独一种材料可以完全覆盖光源、低损耗传输、高效调制和探测等集成光学功能,实现综合性能优异的集成光子芯片迫切需要发展出与硅功能互补的多功能光子集成材料与器件平台。因此,目前光子集成材料与器件的发展呈现百花齐放的态势,包括与CMOS工艺最为兼容的硅材料、低损耗的氮化硅材料、调制带宽高的铌酸锂材料、低功耗的相变材料、非线性性能优异的碳化硅材料和二维材料等。随着光子芯片上的集成度从几个功能部件的简单集成逐渐发展到成千上万个部件的复杂集成,光子集成芯片在量子、光计算、微波光子、光传感等应用领域也有着广泛的应用前景。《功能材料与器件学报》编辑部特邀中国科学院上海微系统与信息技术研究所蔡艳研究员、张加祥研究员、浙江大学林宏焘研究员策划了“光子集成材料与器件”专题,将在学报第六期“热点·关注”栏目刊出,欢迎广大师生、科研人员、工程技术人员踊跃投稿、荐稿。

    2024年03期 v.30 166页 [查看摘要][在线阅读][下载 169K]
    [下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ]
  • 下载本期数据