基于分布位错法研究多条微裂纹对偏折主裂纹的影响

目的 采用理论方法求解多条微裂纹对偏折主裂纹的影响,重点分析偏折主裂纹尖端的力学行为及微裂纹对主裂纹扩展角度和闭合区域的影响等问题,为实际的工程应用提供理论依据。方法 运用叠加原理将主问题分解成2个子问题,通过材料力学方法求解子问题一;基于分布位错方法求解子问题二。进一步建立关于位错密度的奇异积分方程,利用Gauss-Chebyshev数值求积分法解决位错密度方程的奇异性问题,并通过计算机编写程序,最终得到相关力学参量的数值解。结果 得到了偏折主裂纹附近的应力场以及微裂纹长度、微裂纹个数对偏折主裂纹尖端应力强度因子的影响等相关力学参量。分析了主裂纹不同偏折角度时的闭合区域,以及微裂纹的方位角、微裂纹个数等对偏折主裂纹扩展角度的影响。结论 裂纹面对拉应力有屏蔽作用,导致拉应力在裂纹面附近应力松弛,而裂纹尖端对拉应力有放大作用,随着应力增加将导致裂纹的扩展。一条微裂纹位于主裂纹尖端约–30°<θ<50°时,将使主裂纹尖端应力强度因子增加,促进主裂纹的扩展,而微裂纹位于50°<θ<90°或–90°<θ<–30°时,将使主裂纹尖端应力强度因子减小,抑制主裂纹的扩展。主裂纹尖端应力强度因子随微裂纹长度的增加而变大,随微裂纹与主裂纹间距离的增加而减小。     

一种43 GHz超高带宽线性驱动电路设计

基于0.13μm SiGe BiCMOS工艺,设计了一种线性驱动电路。该电路具有高速和大摆幅的优势,能线性驱动行波马赫-曾德尔调制器(TW-MZM),可满足光通信系统100 Gbit/s单通道的应用需求。驱动电路包括连续时间线性均衡(CTLE)电路、可变增益放大(VGA)电路和基于Cascode结构改进优化的输出级电路,实现了增益可调,且避免发生由较大输出摆幅导致的晶体管击穿。仿真结果表明,电路的-3 dB带宽为43 GHz,其增益在15～25 dB内可调。在56 Gbaud NRZ/PAM4的输入信号下,测得的眼图形状良好,差分输出摆幅峰-峰值达4 V,电路整体功耗为1.02 W,面积为0.33 mm²。     

低损耗氮化硅延迟线芯片及组件验证

光控相控阵技术有望解决传统相控阵雷达中电相移器带来的波束倾斜和波形展宽问题,基于光子集成技术的延迟线芯片与波束形成技术受到了广泛研究。本文研制了低损耗MZI步进型延迟线芯片,其延时步进6.4 ps,位数5 bit,最大延时量198.4 ps,波导损耗＜0.1 dB/cm。实现了芯片的模块化封装,延时状态切换速度优于100 μs,1~20 GHz工作频率范围,其电幅度一致性±4.5 dB,相位一致性±23°,光功率一致性±1.5 dB,延时量误差为-0.6 ~+2.0 ps。本文研制了八阵元光控波束形成网络样机,实现了从-35°到+35°的波束扫描,验证了基于低损耗氮化硅延迟线芯片的波束形成技术。     

一种硅基选择性外延生长的锗波导光探测器

制作了一种硅接触侧向PIN型Ge波导光探测器,叙述了Si基选择性Ge外延层的制作流程,介绍了Ge波导光控测器的整体结构及制作流程。对该Ge波导光探测器的响应度、暗电流、带宽等参数进行了测试。结果表明,该Ge波导光探测器在-1 V偏压下的暗电流为8.3 nA,在1 550 nm处的响应度为0.85 A/W,3 dB带宽为29 GHz。     

基于Al0.8Sc0.2N压电薄膜MEMS声波器件的研制

该文介绍了一种由5×5个半径为200 μm圆形阵列组成,应用于水听器的高性能压电微机电系统(MEMS)声波器件,尺寸为3 mm×3 mm。采用钪掺杂(质量分数为20%)增强了AlN薄膜的压电系数,并通过双电极结构配置及优化结构尺寸来增强声压作用下的电信号输出,以实现压电MEMS声波器件具有更好的接收灵敏度。声波器件在空气中的接收灵敏度为-166.8 dB(Ref.1 V/μPa),比相同结构基于AlN薄膜的声波器件约高2.6 dB。在50 Hz~3 kHz带宽范围内,器件灵敏度曲线变化小于1.5 dB,具有平坦的声学响应。结果表明,基于Al_0.8Sc_0.2N薄膜的压电MEMS声波器件具有更高的接收灵敏度,经水密封装制成的水听器可应用于管道泄漏探测及海洋噪声监测等工程中。     

Parylene封装对MEMS声学传感器性能的影响研究

该文通过有限元仿真获得微机电系统(MEMS)声学传感器在Parylene-C封装前后的灵敏度变化,并以集总参数等效电路模型推导出器件的接收灵敏度与电压激励下薄膜振幅的转换系数Krt,从而探究了Parylene-C封装对器件功能的影响。测试结果显示,器件的接收灵敏度和振幅均值在封装后分別降至原有的42%和48%,两者降幅相近,这表明封装前后K_rt不变,因此,通过测量谐振振幅可评估器件灵敏度的变化。采用此方法对同一批器件进行快速筛选,可提高效率;同时仿真得到封装后的灵敏度降至55%,与振幅测试结果相近,二者相互印证。     

低噪声CMOS图像传感器技术研究综述

文章总结了低噪声CMOS图像传感器代表性关键技术的最新研究进展。从CMOS图像传感器架构及各模块设计的角度,介绍了有源像素结构和图像传感器架构,分析了广泛采用的像素内源跟随CMOS图像传感器读出电路及其噪声等效模型,重点介绍了低噪声CMOS图像传感器关键技术,包括共享参考像素差分共源放大器技术、相关多采样技术、像素内斩波技术,以及相关技术的电路级实现方式。     

硅基单片集成单边带调制器

基于CMOS兼容的硅基光子集成工艺,设计并实现了一种具有高边带抑制比的硅基单片集成单边带调制器。单边带调制器采用正交混合耦合器实现上下两臂等幅度、90°相位差的射频信号加载,基于硅基双驱动马赫曾德尔调制器的热移相器调控上下两臂光相位差为90°,实现了效果显著的单边带抑制。基于CUMEC公司CSiP180 Al工艺和工艺设计包(PDK)完成芯片制备,采用金丝引线实现了正交混合耦合器的空气桥结构。测试结果显示该硅基单片集成单边带调制器在18~32 GHz频率内边带抑制比均高于12 dB,在21 GHz工作频率时边带抑制比达到了32 dB。该单边带调制器有望应用在光通信和微波光子系统中。     

新型范德华绝缘体封装的MoS2晶体管性能研究

以MoS₂为代表的二维半导体材料是下一代延续摩尔定律的潜在电子学新材料之一。然而，二维特性使得MoS₂中电子的输运行为对环境条件高度敏感。采用范德华绝缘体材料进行封装包覆，是目前消除二维半导体器件环境敏感性的有效方案之一。文章采用化学气相传输法制备新型范德华绝缘体材料CrOCl,并以少层CrOCl为介电层和封装材料，设计并制备了基于MoS₂的场效应晶体管。以CrOCl为底栅介电层及封装材料的MoS₂晶体管的室温场效应迁移率约为60 cm²·V^-1·s^-1,2 K下进一步增大至100 cm²·V^-1·s^-1。此外，相比于无封装MoS₂晶体管高达20 V的回滞窗口，CrOCl的包覆有效消除了晶体管转移特性的回滞现象，证明其在二维材料电子学中的应用潜力。     

具有谐波抑制特性的小型化分支线耦合器

提出了一种具有谐波抑制特性的小型化分支线耦合器。通过分析枝节加载传输线的传输特性,发现可以采用小型化的枝节加载传输线去等效替换传统分支线耦合器中的四分之一波长传输线,此方法可以极大地减小分支线耦合器的电路尺寸。同时,由于枝节引入传输零点,耦合器的谐波响应也得到抑制。为了验证理论分析的有效性,建立了等效电路模型和传输线方程,对电路性能进行分析,最后进行了仿真以及实验验证。