功能材料与器件学报

综述·评论

  • 电磁波吸波材料吸波原理、制备技术及发展方向

    袁宇洋;

    吸波材料是一种电磁功能材料,在电子对抗上面有着广泛的应用。针对材料吸波原理、制备及改性技术开展相关研究,对于完善吸波理论,指导吸波结构件设计具有重要意义和参考价值。总结了吸波材料的吸波原理、微观损耗机制。对吸波材料进行分类,可大致分为:铁氧体类、导电高聚物类、气凝胶类,以及新兴的有机金属碳化物氮化物(MXene)类、高熵陶瓷类和超材料类等。对每一类吸波材料的优缺点进行了研究,包括每一类材料的应用背景、现有制备合成工艺、吸波性能等。分析了改善材料的吸波性能的方法,可以通过表面改性、掺杂、微观结构调控的方式改性,从而提高电导率、磁导率等。对低频吸波材料的未来发展趋势提出了展望。吸波材料设计正在向“材料-结构-制造”一体化的方向发展,吸波材料目前正向着复合化、多元化、微型化、智能化的方向发展。

    2024年02期 v.30 53-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 944K]
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研究·开发

  • 基于光伏阵列输出预测模型的故障诊断方法

    董校廷;虞祥瑞;李孟蕾;赵东明;肖平;刘文柱;刘正新;

    本文提出了一种基于光伏组件阵列输出预测模型的故障诊断方法用于识别阵列直流侧的四种故障。该方法选择I–V(电流–电压)和P–V(功率–电压)曲线上的关键点作为诊断特征量,并将无故障情况下的特征量作为参考值;通过组件的双二极管模型建立了一个光伏阵列输出预测模型来预测不同工作条件下的参考值,在MATLAB/Simulink平台搭建光伏阵列仿真无故障和不同故障实验并将对应特征量与预测参考值对比。无故障实验中,三种工作条件下预测与仿真测量参考值的误差率低于2%,表明了阵列输出预测模型对参考值预测的准确性,并将预测值作为后续故障实验的参考值;计算几种故障实验的仿真测量特征量与参考值的相对误差,分析特征量的变化,给出了不同故障类型诊断的方法。

    2024年02期 v.30 66-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1134K]
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  • 锡掺杂对氧化锌纳米柱阵列结构与光电性能的影响

    汤小兰;吴振英;

    选择不同的Sn浓度,以溶胶凝胶法在N型重掺杂基板上制备了系列Zn_(1-x)Sn_xO(x=0.01-0.07)纳米柱样品,并在不同温度下(500℃、600℃、700℃)进行了退火热处理。利用光/暗电流测试对样品的光电性能进行了表征,发现当偏压为5V时,在600℃退火1小时后,x=0.04的样品表现出最佳的光/暗电流变化比(600%)。XRD与FE-SEM结果显示该纳米柱样品具有最大的长度以及较好的结晶度,意味着样品具有较高的结晶质量;PL测试发现x=0.04时样品缺陷浓度最小,这说明在该缺陷浓度下锡对锌进行替代时产生了更多的载流子,从而导致了最优的光电性能。

    2024年02期 v.30 74-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 889K]
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  • Ar等离子体处理对H_(0.5)Z_(0.5)O_2薄膜铁电电容器的影响

    蒋瑞;

    氧化铪基铁电薄膜近年来广受关注,因为具有优良的铁电性能,并可以与CMOS工艺完美兼容。有研究表明,Ar等离子体处理HZO界面可以有效提高铁电性能,但存在剩余极化强度较低(~30μC/cm~2)的问题。本文通过不同功率(50W,100W,150W,200W)Ar等离子体处理TiN/HZO下界面,研究其对TiN/HZO/TiN/W结构器件铁电性能的影响。研究表明,施加150W等离子体处理底电极TiN时,器件的铁电性能是最优的,它可将器件的两倍剩余极化强度(2Pr)由~27μC/cm~2提升至~44μC/cm~2,还将矫顽场由~1.7 MV/cm降低至~1.37 MV/cm。进一步分析表明,Ar等离子体修饰抑制了单斜相的生长,并提高了正交相比率(由~66%提高至~88%),从而促进了铁电性能的提升。另外,Ar等离子体修饰后器件的C-V曲线呈现“蝴蝶”形状,其相对介电常数提高到55左右,大大提高了器件性能。

    2024年02期 v.30 79-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 826K]
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  • 基于狄拉克半金属超表面的太赫兹调制技术研究

    杨祉烜;王长;谭智勇;曹俊诚;

    本文设计了一种非对称双开口环超表面结构的狄拉克半金属太赫兹谐振器,并研究分析了结构参数与费米能级对共振幅度的影响。研究结果表明,随着对称缺损程度的增加,谐振器的共振峰逐渐红移,共振幅度呈现先增加再减少的趋势。随着狄拉克半金属材料费米能级的增加,谐振器的共振峰幅值增加。当费米能级在40-200meV时范围变化时,在0.38 THz附近实现了99.4%的幅值调制深度,在太赫兹波调控方面有很好的应用价值。

    2024年02期 v.30 84-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 761K]
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  • 基于氧化物固态电解质的高比能固态锂离子电池开发策略

    杨名;吴燔;李王阳;

    为满足快速发展的新能源产业与便携设备对高能量密度与高安全性电源的需求,高比能固态锂离子电池的开发成为当下的研究热点。氧化物固态电解质因高离子电导率、宽电压窗口及良好稳定性等诸多优势,被认为是实现高比能锂离子电池制备的极具潜力的固态电解质之一。为进一步提升氧化物固态电解质基固态锂离子电池的能量密度,需减小氧化物固态电解质的厚度并开发高压高容量的正负极材料。本文阐述了薄型氧化物固态电解质面临的主要挑战,从真空薄膜加工技术、湿化学法合成技术及复合电解质策略三方面,总结了薄型氧化物电解质在制造技术层面的最新进展。在电极材料的层面,总结了高比能固态锂电池正负极活性材料的研究现状,并针对其面临的核心问题(高电压、大比容量及高脱锂/嵌锂电位的正负极材料的开发)综述了近年来的一些重要研究成果。最后,对上述研究成果中涉及的先进技术和改进策略进行了总结,并对未来研究方向进行了展望。

    2024年02期 v.30 89-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 855K]
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  • 基于质子化胍-碳纳米管vdW异质结构的超灵敏SO_2气体传感器

    骆熙蒙;徐炜;贺庆国;程建功;

    二氧化硫是一种有害的空气污染物,对环境和人体健康有严重影响。传统的SO_2检测方法面临着诸如特异性差和运行成本高等限制。本研究提出了一种全新的SO_2检测方法,利用胍基官能团质子化策略,将作为结构基底的1,8-双(四甲基胍)萘转化为高活性的离子型敏感材料,并和碳纳米管复合形成范德华异质结构,以此为核心构建化学电阻型气体传感器。该传感器在室温下对SO_2的检测限达到了12.8 ppb,且对常见大气成分气体如NO_2、CO_2等均具有高特异性,具有很强的实用价值,为SO_2检测提供了一种成本效益高、高灵敏度和高特异性的解决方案。

    2024年02期 v.30 96-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 940K]
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  • 基于Ag/CeO_2/ITO忆阻器的片上学习神经网络

    胡俊达;刘昊;徐辛;黄佳俊;杨峰;张勇;

    现有的忆阻神经网络存在学习速率慢、精度较低、电路复杂等问题,为了实现标准、高效的片上学习,设计了基于Ag/CeO_2/ITO忆阻器的片上学习神经网络。由一个晶体管和两个Ag/CeO_2/ITO忆阻器作为突触神经元,该突触结构具有更大的权值范围,Ag/CeO_2/ITO忆阻器的阈值特性简化了非破坏性读取的步骤和电路结构,神经网络通过四种电路单元实现无数模转换和无外部处理器的片上学习,每层神经网络可以在两个时钟周期内并行更新权值,该方法避免了由数据传输所造成的延迟、功耗和误差。最后,仿真验证设计的忆阻神经网络并应用于字符图像和鸢尾花识别,识别准确率均能达到95%以上,且忆阻器件的差异性对准确率的影响不大,证明其具有有效性和鲁棒性。

    2024年02期 v.30 104-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1107K]
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