湖南师范大学物理与电子科学学院, 湖南长沙 410081
忆阻理论的提出极大地推进了混沌系统的发展, 丰富了混沌电路的动力学行为。运算放大器因其强大的信号处理能力, 成为忆阻器电路模型的重要组成部分。本文基于低功耗差分对构建了一种极简化的运算放大器, 该运算放大器将所需晶体管数目减少至 2个; 以此运算放大器为基础, 设计了新型二阶磁控忆阻器的模拟等效电路模型和硬件实验电路。结果表明: 激励信号频率增加, 斜“8”字形紧磁滞回线的旁瓣面积减小; 激励信号幅度增加, 斜“8”字形紧磁滞回线的旁瓣面积增加。电路仿真结果与硬件电路实验结果验证了新型磁控忆阻器模型的有效性与设计方法的正确性。
低功耗差分对 新型二阶磁控忆阻器简化模型 磁滞回线 low power differential pair simplified model of new second-order magnetron con hysteresis loop 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(10): 1271
湖南师范大学物理与电子科学学院，湖南 长沙 410081
单光子雪崩二极管（SPAD）可以检测到异常微弱的光信号，可广泛应用于目标跟踪、自动驾驶、荧光检测等领域。本文基于180 nm标准双极-互补金属氧化物半导体-双扩散金属氧化物半导体（BCD）工艺，设计了一种低过偏压下具有高光子检测概率（PDP）的SPAD器件。该器件在440~740 nm范围内具有良好的光谱响应。采用半径为10 μm的N+/P阱形成PN结作为感光区域，由N阱形成一个能有效防止边缘击穿的保护环。应用计算机技术辅助设计（TCAD）软件对SPAD的基本工作原理进行了定性分析，并通过建立的测试平台获得了设备的实际电气参数。测试结果表明，在1 V的过量偏置电压下，在480~660 nm的波长范围内，该器件可达到30%以上的PDP。在560 nm时，PDP峰值为42.7%，暗计数率为11.5 2。最后通过设计VerilogA混合模型验证了器件的模拟结果和实测结果之间具有良好一致性。
单光子雪崩二极管 光子探测概率 暗计数率 光谱响应 VerilogA模型 光学学报
2023, 43(23): 2313001
1 山东工业陶瓷研究设计院，山东 淄博 255000
2 济南大学材料科学与工程学院，济南 250022
3 中材高新材料股份有限公司，北京 100102
5G微带天线、毫米波雷达等应用领域要求所使用的印制电路板(PCB)具有集成化、微型化的特点，这通常要求介质基板材料具有高的介电常数(Dk)，低的介电损耗(Df)以及趋近于零的介电常数温度系数(α)。将电介质陶瓷填充到有机聚合物中制备的复合基板兼具良好的加工性和优异的介电性能，是目前最有前途的解决方案。然而，陶瓷填料的物化指标、介电性能以及其与有机树脂的相容性常常是影响有机/无机复合材料综合性能的关键因素。选取具有优异介电性能的二氧化钛(TiO2：Dk约为110，Df约为0.001，α约为-700×10-6 ℃-1)作为研究对象，利用水热法合成了纳米级TiO2前驱体，通过特殊的球化技术制得了高球形度、高结晶度的微米级球形二氧化钛填料。对TiO2填料进行表面改性处理，极大地改善了填料与有机树脂的相容性。此外，通过掺杂Al2O3调控了TiO2填料的α，当填料中Al2O3的质量分数为20%时，所制备复合基板综合介电性能优异：在25 ℃，10 GHz下的Dk=10.2，Df=0.001 9，α= -405×10-6 ℃-1。上述研究结果表明所制备的陶瓷填料能够满足在5G高频高介电PCB板领域的实际应用。
介电性能 二氧化钛填料 复合材料 表面改性 dielectric properties titanium dioxide fillers composites surface modification
1 长安大学土地工程学院，西安 710064
2 长安大学地球科学与资源学院，西安 710054
3 中国科学院青海盐湖研究所，西宁 810008
锌电极中的副反应和枝晶生长等问题制约其在储能领域的应用。对此，采用电泳沉积法在锌电极表面包覆凹凸棒石涂层的策略，成功制备出高性能的锌-凹凸棒石(Zn-ATP)复合电极。研究发现，凹凸棒石棒晶堆叠组成孔道丰富的功能性涂层，且涂层具有高力学强度，其组装的Zn/Zn-ATP对称电池和Zn-ATP/二氧化锰全电池具有良好的充放电循环性能。在涂层作用下，电极的析氢副反应受到明显抑制，同时，Zn沉积形成的板晶平整排列在电极表面，从而有效降低了枝晶刺穿电池隔膜的可能性。
凹凸棒石 复合电极 锌离子电池 电泳沉积 电化学性能 attapulgite composite electrode zinc ion battery electrophoretic deposition electrochemical performance
1 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室, 南京 210094
2 南京理工大学环境与生物工程学院, 南京 210094
3 浙江大学结构工程研究所, 杭州 310058
微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术已被广泛应用于水泥基材料改性中, 以实现其微裂纹自愈合。工程水泥基复合材料(ECC)具有受拉细密多裂缝特性, 可以掺入巴氏芽孢杆菌微生物来获得基于MICP技术原理的自愈合ECC。结合单轴压缩、单轴拉伸和SEM、XRD测试, 对细菌ECC的力学性能及其自愈合性能开展试验研究。结果表明: MICP技术使细菌ECC具有良好的自主愈合能力, 并能在一定程度上恢复细菌的ECC力学性能; 自修复养护28 d后, 细菌ECC抗压强度恢复了9.44%, 极限抗拉强度恢复了15.4%, 拉伸应变提高了21.3%, 裂缝填充物为球霰石形貌的碳酸钙, 本研究旨在获得一种基于MICP技术原理下具有强自愈合能力的新型细菌ECC。
工程水泥基复合材料 生物矿化 自愈合 力学性能 MICP技术 巴氏芽孢杆菌 engineered cementitious composite biomineralization self-healing mechanical property MICP technology Bacillus pasteurii
红外与激光工程
2023, 52(9): 20220897
红外与激光工程
2023, 52(9): 20230179
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室，上海 200050
2 中国科学院大学，北京 100049
3 上海微技术工业研究院，上海 201800
4 上海大学微电子学院，上海 200444
快速反射镜（FSM）具有响应快、精度高、分辨率高等优势，被广泛应用于卫星激光通信、激光**、自适应光学成像、高精度激光瞄准等领域，是捕获、跟踪和瞄准（ATP）系统中的核心部件。本文介绍了ATP系统和FSM的工作原理，并从驱动方式、FSM的面形、工作带宽、扫描角度范围、控制精度、体积重量及功耗等性能指标及在卫星激光通信的应用等方面，详细介绍了国内外研究机构的多款FSM器件，从音圈电机、压电陶瓷和微机电系统（MEMS）三种驱动结构上对FSM进行了分类，并阐述了不同驱动结构FSM的工作方式及性能差异，分析了影响FSM在ATP系统中应用的关键参数，展望了FSM在激光通信中的关键技术，指出了高精度、数字化、小型化是FSM的发展趋势。
光通信 卫星激光通信 快速反射镜 压电陶瓷 音圈电机 微机电系统 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1500003
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 长春希达电子技术有限公司，吉林 长春 130103
LED显示屏的图像显示质量一直是显示行业内重点关注的问题，而LED显示屏的白平衡参数决定了其复现和还原的显示图像的亮度和色调，是影响图像显示质量的重要因素。一般情况下，显示屏的白平衡由红、绿、蓝三基色的亮度配平比例确定，而且该配平比例相对稳定；但是对于LED的各个基色来说，环境因素的变化会引起基色参量的变化，从而导致显示屏白平衡的漂移，严重影响图像显示质量。本文基于色度学理论和LED显示特性，构建了特定LED显示颜色空间模型；并在设定颜色空间探究不同温度环境各个基色仅在亮度变化条件下对白平衡参数的影响，重点研究了在温度波动条件下白平衡的漂移规律以及显示图像产生的色调的畸变情况；通过归纳不同波动参数定量分析温度变化对LED显示屏白平衡主要参数的影响，为高清LED显示控制系统提供较有价值的图像修正理论依据，有助于提升高端LED显示产品的显示质量。
LED显示 温度波动 白平衡 LED display temperature fluctuation white balance
1 中国航天宇航元器件工程中心，北京 100094
2 中国电子技术标准化研究院，北京 100007
3 中央军委装备发展部装备项目管理中心，北京 100071
氮化铝(AlN)陶瓷具有高热导、高电阻、低介电损耗、低膨胀以及良好的力学性能等特性，可用作高性能导热基板和陶瓷封装材料。本工作评述了AlN粉体及陶瓷的制备技术、性能特性及宇航应用等方面的研究状况，讨论了宇航应用的挑战和启发，进一步对其在空间技术中的应用潜力进行展望。
氮化铝 高导热 电绝缘 宇航器件 挑战 展望 aluminum nitrides high thermal conductivity electrical insulation aerospace devices challenges perspectives
