高灵敏度开尔文探针力显微镜测量方法及其研究现状

开尔文探针力显微镜(KPFM)不仅能够表征多种平整材料的表面形貌,还能对材料表面电势进行纳米级的成像.简单介绍了KPFM的基本工作原理与接触电势差(CPD)的概念,并介绍了幅度调制模式KPFM (AM-KPFM)、频率调制模式KPFM (FM-KPFM)与外差幅度调制模式(HAM-KPFM)这三种重要测量方法及其应用....     

纳米操纵辅助的原子力显微镜原位定位观察

在原子力显微镜（atomic force microscope,AFM）原位定位观察中,时常会遇到因失去标记物而无法定位的情况。本文介绍了一种在表面标记物被覆盖后,运用原子力显微镜的操纵功能,将标记物上的覆盖物“扫”开,重新找到标记物并用于精确定位的方法。以对高序热解石墨（highly ordered pyrolytic graphite,HOPG）表面牛血清白蛋白（bovine serum albumin,BSA）吸附的原位观察为例,在BSA膜覆盖HOPG表面的原子台阶后．采用接触模式AFM扫描,将BSA“扫”开,露出HOPG原子台阶作为标记,对图像上的结构进行精确定位。通过调节设置点、扫描范围、扫描速率、扫描线数、偏置值等戍像参数及扫描时间,可以控制“清扫”的力度和范围。     

副载波复用系统中偏振模色散对监测信号偏振度灵敏度的影响

在光副载波复用（SCM）系统中若使用DOP作为DGD的监测信号将会遇到灵敏度低的问题．讨论了色度色散（CD）和初始啁啾对监测信号DOP的影响,找出了影响监测信号灵敏度的因素,提出了相应的解决方法．使用一个窄带滤波器用来平衡光载波和边带的功率,DOP对DGD的灵敏度将会明显的增长。     

应用粒子群优化算法设计级联MZI型光滤波器

提出了一种应用粒子群优化算法（PSO）设计极联马赫一曾德尔干涉仪（MZI）型滤波器的新方案。方案巧妙地结合离散型和连续型PSO,利用连续PSO优化耦合角组合、离散PSO优化相移因子组合,由此得到耦合角和相移因子的优化组合,实现光滤波器的优化设计。给出了PSO方案的设计流程及具体步骤,并设计了级联数为3、阶数为5和信道间隔为0．8nm的梳状滤波器,其输出响应与理论滤波器一致。新方案逼近精度高,同时耦合角限制在（0,π／2）内优化配置。     

基于DDS的椭圆函数低通滤波器的设计

低通滤波器是直接数字频率合成DDS的重要组成部分,其性能的好坏直接影响整个DDS的特性.提出一种基于DDS的椭圆函数低通滤波器的设计方案,该设计采用全新的归一化方法,并使用EDA软件Multisim2001进行仿真,确定了滤波器的结构,阶数,以及设里了相关参数,从而设计出截止频率为160MH:的7阶椭圆函数滤波器.该低通滤波器幅频特性良好,具有快速的衰减性.因此该设计方案可适用于不同频段、阶数、类型的滤波器设计.     

新的电调制反射谱技术及其应用

提出一种微接触电调制反射谱（LCER）测试方法,该方示与无接触电调制反射（CER）谱相比较,可极大降低调制电压。给出了自制的详细样品架结构,测量了InGaAs／GaAs量子阱样品,并与光调制反射谱（PR）相比较,结果证实了此方法的可行性和高光谱灵敏度,表明样品与电极的轻微接触既对测量结果没有明显的影响,又可简化测试条件,降低对测量环境的要求,是研究半导体材料和微结构一种方便而又有效的方法。     

铂纳米团簇在修饰的HOPG表面的生长及性能表征

用扫描隧道显微术研究了经过不同方法处理的高定向裂解石墨（HOPG）表面的性质以及铂在其上的成核和生长。通过控制氩刻及氧化时间,在HOPG表面制备出分布和大小均匀的坑。这些纳米坑具有较强的活性,在后面的金属铂沉积过程中成为铂团簇的成核中心。通过控制坑的密度和分布,可以很好地控制沉积的铂团簇的分布及大小。用X射线光电子能谱（XPS）对其电子性质进行了研究,并用高分辨电子能量损失谱（HREELS）研究了甲醇在该体系的吸附行为。     

AIB用于改进PLD沉积在机械瓣膜上的类金刚石膜的质量

用脉冲激光沉积(PLD)法在热解C制作的人工心脏机械瓣膜上沉积类金刚石(DLC)薄膜,并用3KeV的氩离子轰击(AIB)DLC薄膜。采用拉曼(Raman)光谱和X射线光电子能谱(XPS)分别对AIB前后的DLC薄膜进行检测分析,用光学显微镜观察AIB前后的DLC薄膜表面。实验结果表明:AIB不影响薄膜的黏附性。但是可以在一定程度上导致薄膜微观结构的变化和sp3/sp2比值的提高,可以在薄膜中掺杂微量的Ar元素,可以有效消除薄膜表面吸附的O,但对薄膜中C-O、C=O和COOH的影响较小。因此,离子轰击法可以作为一种改进类金刚石薄膜质量的方法。     

4H-SiC(0001)硅面原子级平整抛光方法

以4H-SiC(0001)面Si面为加工对象,提出了一种可以快速获得平整、无损伤表面的化学机械抛光方法。先在复合铜、锡盘上对2英寸(1英寸=2.54 cm)的SiC晶片进行机械抛光,去除研磨造成的损伤层和划痕,最后用特殊的抛光液进行化学机械抛光。用微分干涉显微镜和原子力显微镜观察晶片表面形貌的变化,观察结果显示,经3 h抛光后晶片的表面粗糙度状况得到了明显的改善,表面没有观察到划痕,表面粗糙度值达到了0.1 nm以下,并且出现规则排列的原子台阶构型,达到了原子级平整。实验研究了抛光液组成对抛光效果的影响,在最优的条件下,化学机械抛光的去除速率约为387 nm/h。     

基于双LPFG解调的高灵敏度振动检测系统

基于边缘滤波解调原理,提出了一种利用双长周期光纤光栅（LPFG）解调光纤布拉格光栅（FBG）振动传感信号的新方法。利用传输光谱叠加后的双LPFG作为边缘滤波器,增大了FBG传感信号解调灵敏度。静态实验结果表明,利用单、双LPFG作为滤波器解调的灵敏度分别为-1．1965dB／nm和-2．4836dB／nm,双LPFG解...     

单站无源定位中的抗野值鲁棒CKF算法

单站无源定位系统的测量噪声中如果出现野值,会影响滤波器的估计精度和稳定性,严重时还会导致滤波器发散。针对这一问题,基于Bayes定理并结合归一化受污染正态模型,提出了一种抗野值鲁棒容积卡尔曼滤波算法。该算法采用球面径向积分原则直接计算非线性函数的均值和方差,并对测量误差建立一个归一化的受污染正态模型,然后根据野值出现的后验概率来自适应调整测量预测残差的方差阵。结合空频域单站无源定位模型进行仿真实验表明,该算法可以较好地抑制测量噪声中的离散或成片连续野值的不利影响,具有较强的鲁棒性。     

基于DFB激光器解调技术的光学电流互感器

针对交流电流的测量,提出了一种基于分布式反馈（DFH）激光器解调技术的光学电流互感器（0CT）。OCT的传感部分运用光纤Bragg光栅（FBG）和超磁致伸缩材料（GIⅢ①作为传感器探头,同时应用DFB激光器对FBG进行解凋,实现交流电流的测量。对于这种新型的OCT进行了理论分析和实验研究,实验测得系统传感灵敏度可达到1...     

低电压驱动的MEMS F-P可调光学滤波器研究

基于微机电系统（MEMS）技术,研制了一种新颖的光学腔与静电驱动器分离的Fabry-Pérot（F-P）可调谐滤波器。从光学设计、MEMS结构设计、制造工艺与器件测试等开展了F-P可调谐滤波器的研究,成功制备了工作在以1550 nm波长为中心、调谐范围为40 nm和驱动电压低于30 V的MEMS F-P可调滤波器。测试...     

一种新型的高速FIR滤波器及其VLSI实现

本文提出了一种新型的高速滤波器结构,此结构的核心是一种独特的乘加单元.该乘加单元是通过对BOOTH型乘法器与高速加法器结构的深入研究而探索出来的.采用该乘加单元我们可以实现任何阶数高速FIR滤波器.在文章的最后我们采用该结构实现了视频编码器中的一个高速色度滤波器,并与采用传统结构设计的该滤波器进行了性能比较.     

光纤光栅冰力传感器的开发及应用

根据裸光纤光栅(FBG)对应变的灵敏度远高于对压力的灵敏度这一特点,设计了一种基于等强度梁结构的FBG冰力传感器,并可以通过调节封装构件的尺寸调节其测量压力的灵敏度系数。对传感器的标定结果显示,这种FBG冰力传感器的线性相关度良好,实测的灵敏度系数与理论值一致。该种传感器在冰激桥墩振动模型试验中得到了应用,成功监测了桥墩在不同冰速撞击下受到的冰力。实验表明,这种FBG传感器灵敏度高、可靠性好、对结构自身的影响很小,可直接测量冰的撞击力,适合于模型实验中的冰力监测。     

扫描隧道显微镜钨针尖的制备与表征

采用直流电化学刻蚀方法制备扫描隧道显微镜钨针尖,研究了电化学刻蚀过程中NaOH溶液浓度、钨丝浸入长度和刻蚀电压对针尖形貌的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)测量针尖曲率半径和针尖纵横比值,以表征针尖的尺寸和形状;通过能谱仪(EDS)分析针尖表面成分,以表征表面清洁度;通过场发射显微镜(FEM)得到Fowler-Nordheim (F-N)曲线来检测针尖发射性能。实验结果表明,当溶液浓度为2 mol/L、钨丝浸入长度为4 mm、刻蚀电压为3 V时,可以得到曲率半径约为100 nm、纵横比值为13的针尖,且表面无钨的氧化层。FEM结果显示当对针尖施加500 V的负偏压时,针尖可以稳定发射50 nA量级的电流,且针尖性能具有良好的一致性。     

非制冷热敏二极管型红外焦平面阵列电压温度系数的分析与优化（英文）北大核心

灵敏度是非制冷热敏二极管型红外焦平面阵列（IRFPA）的一项重要性能指标。二极管结构的电压温度系数（VTC）对灵敏度有很大的影响。分析了二极管结构的设计参数和工艺参数对其电压温度系数的影响,仿真结果表明二极管的串联个数和pn结结面积是两项重要因素。因此,设计出6个串联＂阱＂形pn结的二极管结构,并对具有该结构的热敏二极管型红外焦平面阵列进行了流片。测试结果表明,在10μA正向偏置电流下,二极管结构的电压温度系数为8.2 mV/K,单个像素的灵敏度为19.1μV/K。不同结面积结构的测试结果表明,增加结面积能有效提升二极管结构的电压温度系数和灵敏度。     

新颖的光纤Bragg光栅压强传感器的实验研究

提出了一种基于圆柱形容器和活塞结合的光纤Bragg光栅（FBG）传感模型。将FBG粘接在基底材料上，基底材料固定在活塞和容器底部间，容器内压力的变化导致活塞移动进而带动FBG所受拉力的变化，从而实现对外界压强的检测。该传感器的压强响应灵敏度系数理论值和实验值分别为0．9200nm／MPa和0．8223nm／MPa，分别为裸FBG灵敏度系数的306和274倍。该传感器有很好的线性度，线性度为0．9998。可以改变该传感器的有关参数来调节传感器的压强灵敏度系数，实现不同压强范围的测量。     

基于MATLAB的维纳滤波器仿真研究

给出了一种服从AR过程的随机信号,利用维纳滤波器通过观测方程来测量该信号,研究了维纳滤波器的阶数、随机信号采样点、噪声方差及滤波的均方误差之间的联系。仿真结果表明：在噪声方差一定的条件下,阶数与采样点的一半较接近时,阶数越大,均方误差越小,其总体均方误差小于阶数与采样点差距较大时的均方误差,但是滤波器可能存在畸变现象;阶数一定的条件下,噪声方差较小时,均方误差性能对噪声方差比较敏感,当噪声方差超过一定值时,均方误差稳定趋于某个区间值。     

STM碳纳米管针尖的研究

合成和提纯了单壁碳纳米管（SWCNTs)。使用水溶胶体,SWCNTs被组装在钨（W）针尖上,它可以用作扫描隧道显微镜（STM）的针尖,得到高定向石墨（HOPG）和金（Au)膜表面的原子分辨像,用场发射显微镜（FEM）研究了SWCNTs的场发射特性,得到了原子分辨的场发射图,与计算的（9,9）扶手椅型的SWCNT结构相一致,研究了SWCNTs的电学特性,观察到了负阻特性。