关键词： 微纳电子   锰基纳米材料   水系锌离子电池   碳纳米角   宽禁带半导体  

摘要： 越来越多地使用化石燃料燃烧来生产电力,增加了大气中二氧化碳(CO2)气体的含量,造成温室效应,这是全球变暖的主要原因。因此可充电电池对当今人们的生活至关重要,在带来了极大便利的同时,也能更好地保护环境。目前二次锂离子电池由于能量密度高,周期长等优点一直占据主导地位,但存在锂资源紧缺和有机物电解质易燃等问题。亟需寻找含量丰富的其他金属基电极材料以及更安全的电池技术,因此水系锌离子电池成为近期研究的热点问题。 本文主要针对锌离子电池结构易坍塌、导电性较差等热点问题展开了深入研究,从锰基氧化物的混合价态结构机理和添加导电剂两个方面,进一步提高电极材料的导电性能,并提出了二次可充电电池的快充器件模型。主要创新点包括以下方面: (1)提出了将锰(Mn)基氧化物材料中Ⅲ价和Ⅳ价分开研究的方法。在采用固定的晶型结构、制备工艺、制备方法的前提条件下,只改变Mn基氧化物材料中Mn(Ⅲ)和Mn(Ⅳ)价,研究不同Mn价态材料对水系锌离子电池性能的影响。对α-MnO2电极和α-Mn2O3电极分别进行形貌表征和电化学测试,说明α-MnO2电极具有更好的电化学性能。虽然混合价态MnOx中含有不同占比的Mn(Ⅲ)和Mn(Ⅳ)价态Mn基氧化物材料,通常比本工作中提出的实验研究过程更复杂,但了解组分材料的基本行为有助于解释相关系统的行为。 (2)提出了锌离子(Zn2+)在α-MnO2和α-Mn2O3扩散途径的仿真,计算了 Zn在α-MnO2和α-Mn2O3中的迁移势垒,并通过恒电流间歇滴定技术测试,获得了 MnO2和Mn2O3电极的Zn2+扩散系数,从实验上证实了计算机仿真与理论计算相结合方法的可行性。创新点在于一方面采用Material Studio软件来模拟Mn基氧化物材料的结构可以进一步指导微纳加工和设计;另一方面一些不能直接用实验方法确定的因素(如Zn2+的扩散势垒)往往被忽略,导致分析不完全。所以采用软件仿真来模拟Zn2+的扩散途径以及计算Zn2+在正极材料中的扩散势垒是必要的,进一步理解组分材料中Mn(Ⅲ)和Mn(Ⅳ)价态的性能以及其内在机理。 (3)提出了碳纳米角(CNHs)作为MnO2正极的导电添加剂,MnO2/CNHs复合电极表现出优异的电化学性能。提出了 CNHs改善导电网络的机理:CNHs可以填充MnO2/CNHs复合电极中的空隙,直接连接相邻的MnO2纳米片,可以作为“桥梁”使电子在相邻的纳米片之间转移。在电流密度为0.3 Ag-1时,MnO2/CNHs电极的锌离子电池的放电比容量达到270.1 mAhg-1。在大的电流密度3 Ag-1时,MnO2/CNHs电极的初始放电比容量为157.4 mAhg-1。500次循环后,MnO2/CNHs电极仍保持着高达144.0 mAhg-1的比容量。 (4)提出了一种宽禁带半导体GaN基HEMT器件大信号改善电路模型,在从常温到300℃的温度下对GaN基HEMT器件进行了测试,通过仿真软件MATLAB对每个温度下的采样数据进行相应拟合,进一步提取参数,对参数进行分类包括对温度敏感和对温度不敏感两类。通过分析GaN基HEMT器件特性随温度变化的物理机制,修正对温度敏感的拟合参数与温度的函数关系,得到修正后的器件模型。将改进后的模型应用到LTSPICE软件中,把不同芯片的实测数据与模型仿真结果进行比较,验证了该模型高精度和收敛性,可用于后续电路的设计。 锰基氧化物普遍在循环过程中存在电导率低、体积变化大等问题,影响了材料的倍率性能和循环稳定性。为了提高其导电性,除了本论文中提到的引入导电添加剂和从纳米结构机理上来提升其导电性之外,开发其它方法也是十分有必要的。因此,设计具有微纳结构的锰基氧化物对未来锰基水系锌离子电池的应用具有非常重要的意义。

关键词： 课程思政   教学改革   微纳电子器件  

摘要： 微纳电子器件是一门涉及微电子、集成电路先进制造工艺和表征技术的课程。由于“中兴”“华为”事件,我国微电子科学与产业技术引起广泛关注和讨论。文章以微纳电子器件课程改革为契机,在课堂教学中融入思政元素,展示我国微电子领域取得的成就,引导大家客观评价我国微电子产业技术,建立对我国微电子科学发展的信心和兴趣,实现知识传授和价值引领同频共振。

关键词： 微纳卫星   综合电子   高集成度   可重构   高性能   高可靠性  

摘要： 为了提高卫星星上资源利用率及集成度,实现对卫星星上资源的充分利用,综合考虑体积、质量及功耗等多方面限制及要求,提出一套基于可重构系统的微纳卫星综合电子系统方案。该方案提出利用分布式专用模块及通用中心处理器提高卫星系统功能集成度,在不降低整星系统可靠性的基础上减少电路设计冗余。首先,通过选用双高性能CPU冷备份,配合外部电路设计,实现了高可靠性高性能计算功能;其次,通过标准化系统总线,将电源及热控,姿态轨道控制,载荷管理等功能模块中的专用电路与计算处理控制功能解耦,将其中的计算控制功能通过综合电子CPU软件重构的方式实现;最后设计并研制了一台功能样机,重量约为0.2 kg,功耗小于2 W,系统计算能力大于220 DMIPS,具备双CPU冷备份功能,满足微纳卫星低功耗较高可靠性的要求,同时该样机可通过通用系统总线扩展不同功能,实现在各种微纳卫星中的应用。

关键词： 电子封装   超声固相连接   超声复合钎焊   超声纳米连接   高功率器件  

摘要： 为满足电子制造与封装对新材料与工艺的迫切需求,尤其是高功率、高温服役、高集成度以及高可靠性等新型器件的连接难题,开发了面向电子制造的功率超声微纳连接技术。从固相键合、超声复合钎焊和超声纳米连接3个方面,综述了面向电子制造的功率超声微纳连接技术的原理方法、优势与应用场合。功率超声由于其表面清洁、声流和空化作用,将大幅提升冶金反应速率,有效解决了传统TLP反应温度高时间长,以及Cu和Al等金属的易氧化等问题,甚至攻克了Al2O3,AlN,SiC等陶瓷基板的难润湿以及低温纳米颗粒烧结驱动力不足的难题。综述了该领域多年来的研究成果,聚焦电子制造中的功率超声微纳连接技术,从固相连接领域的引线键合、室温超声金属连接和超声增材制造,到钎焊领域的超声低温软钎焊、超声中高温连接以及超声瞬态液相连接,最后针对第三代半导体高功率器件简述了超声纳米连接,探讨了功率超声微纳连接技术的研究进展及趋势。

关键词： 新型半导体   微电子技术   共享平台   后摩尔时代   国家重大战略   西安交通大学   信息器件   西咸新区  

摘要： 西安交通大学微纳电子器件实验中心共享平台是2019年成立的校级共享实验中心,位于西安市西咸新区西安交通大学中国西部科技创新港。中心成立于当今微电子技术的发展已进入后摩尔时代,新型半导体材料和基于新原理的信息器件成为微电子发展的主要突破口的大背景下,面向国家重大战略需求.

关键词： 碳纳米管   微纳电子   导电性   应用  

摘要： 碳纳米管(CNT)作为一种新型碳纳米材料,除具有传统碳材料的优良性质外,还具有比表面积大、机械强度大、硬度大、小尺寸效应、量子效应、热稳定性高以及导电性好等独特的电化学特性,成为应用于微纳电子器件中的理想功能材料。与传统电子器件相比,碳纳米管微纳电子器件的各项性能均更优越。文章着重介绍了碳纳米管的制备方式及其在微纳电子中的应用。

关键词： 共享平台   新型半导体   宽禁带半导体材料   国家重大战略   集成器件   西咸新区   集成电路   微电子技术  

摘要： 西安交通大学微纳电子器件实验中心共享平台是2019年成立的校级共享实验中心,位于西安市西咸新区西安交通大学中国西部科技创新港。中心成立于当今微电子技术的发展已进入后摩尔时代,新型半导体材料和基于新原理的信息器件成为微电子发展的主要突破口的大背景下,面向国家重大战略需求,以“大平台、高品质、重引领”为指导思想,拟在多功能铁性材料与集成器件,第三、四代宽禁带半导体材料与器件,微电子与集成电路3个方向组建大团队,占领制高点,承担大任务。

关键词： 纳米材料   应用   磁电效应   电子学   研究  

ISBN: (纸本)9787030643452

摘要： 本书介绍了作者发展的一套研究微纳磁体运动规律的理论和方法。本书内容分为九章来讲述微纳磁电子学。第1章介绍了微纳磁电子学的研究目的以及磁随机存储器；第2章到第4章主要是从原子的量子学角度讲述顺磁性、铁磁性和自旋扭力的物理原理；第5章介绍纳米磁体中如何用自旋极化电流控制自旋；第6章主要介绍电场驱动的磁化开关和动力学；第7章讲述铁磁共振的条件下磁矩的翻转情况；第8章讲述自旋泵和纯自旋流的概念；第9章介绍有限温度的Fokker-Plank方程，将反演时间和热涨落引入自旋扭转中分析自旋进程。

关键词： 微纳电子   《微纳电子与智能制造》   智能制造  

摘要： 《微纳电子与智能制造》(刊号:CN10-1594/TN)是微纳电子与智能制造领域国内外公开发行的专业学术类科技期刊。刊载微纳电子与智能制造及其交叉领域的研究新进展、新技术和新成果,促进学术交流和成果转化,推动产学研一体化发展,提高我国在该领域的科研装备水平。名誉主编有王阳元院士、王启明院士、沈绪榜院士、欧阳钟灿院士、尤政院士、毛军发院士。主编为北京大学张兴教授,期刊编委会成员有清华大学王