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CMOS红外光源的设计与实现

传感器与微系统 2024年第2期43卷 120-123,126页

作者：王林峰余隽李中洲黄正兴朱慧超唐祯安大连理工大学电信学部生物医学工程学院辽宁省集成电路与生物医学电子系统重点实验室辽宁大连116024

基于红外气体传感器微型化、低成本和低功耗的发展需要,设计了一种用于非色散红外(NDIR)集成气体传感器的互补金属氧化物半导体(CMOS)红外光源。它以非等间隔的蛇形钨(W)薄膜电阻作为加热丝,以二氧化硅(SiO_(2))和氮化硅(Si_(3)N_(4))... 详细信息

基于红外气体传感器微型化、低成本和低功耗的发展需要,设计了一种用于非色散红外(NDIR)集成气体传感器的互补金属氧化物半导体(CMOS)红外光源。它以非等间隔的蛇形钨(W)薄膜电阻作为加热丝,以二氧化硅(SiO_(2))和氮化硅(Si_(3)N_(4))多层复合介质薄膜为支撑形成悬空膜片式微热板,以氧化铜(CuO)和二氧化锰(MnO_(2))纳米材料复合薄膜作为辐射增强层。基于COMSOL软件进行了热电耦合仿真,证明结构设计合理性。采用标准CMOS工艺、硅(Si)的深刻蚀工艺以及静电流体动力学打印技术流片制造了该CMOS红外光源芯片。性能测试结果表明:该红外光源从室温升温至469℃的热响应时间约为41 ms,电功耗仅为138 mW,辐射区温度分布均匀,引入辐射增强层使表面比辐射率提高约35%,红外光源的辐射功率和红外光谱辐射强度测试结果表明:该涂层有效地增强了红外辐射。

关键词：互补金属氧化物半导体红外光源非色散红外集成气体传感器辐射增强层钨丝微热板

基于CMOS工艺的双层非制冷热敏电阻型红外探测器

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光电子．激光 2014年第5期25卷 845-850页

作者：申宁余隽黄正兴唐祯安大连理工大学电子科学与技术学院辽宁大连116023

采用0.5μm标准CMOS工艺和微机械加工工艺,设计并制作了低成本双层非制冷热敏电阻型红外探测器。探测器采用隐藏桥腿式微桥结构,使用表面牺牲层技术实现,其中包括Al、W和Si3种牺牲层材料。CMOS工艺加工完成后,双层微桥结构的微机械加工... 详细信息

采用0.5μm标准CMOS工艺和微机械加工工艺,设计并制作了低成本双层非制冷热敏电阻型红外探测器。探测器采用隐藏桥腿式微桥结构,使用表面牺牲层技术实现,其中包括Al、W和Si3种牺牲层材料。CMOS工艺加工完成后,双层微桥结构的微机械加工过程只需进行湿法腐蚀即可,成本较低。对双层红外探测器的热性能和光电特性进行测试,其热导为1.96×10-5 W/K,热容为2.23×10-8 J/K,热时间常数为1.14ms。当红外辐射调制频率为10Hz时,双层红外探测器的电压响应率为2.54×104 V/W,探测率为1.6×108 cm·Hz1/2/W。

关键词： CMOS红外探测器非制冷红外探测器低成本红外探测器多牺牲层双层红外探测器

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基于链路性能分析的网络安全态势评估

计算机应用 2013年第11期33卷 3224-3227页

作者：黄正兴苏旸武警工程大学网络与信息安全武警部队重点实验室西安710086 武警工程大学网络与信息安全研究所西安710086

针对网络安全态势评估的融合特性和现有层次化态势评估方法存在对未知攻击感知不足的问题,提出融合链路安全态势值来计算网络安全态势值的方法。借助网络性能分析的相关理论,提出了基于链路性能分析的网络安全态势评估模型。在态势值计... 详细信息

针对网络安全态势评估的融合特性和现有层次化态势评估方法存在对未知攻击感知不足的问题,提出融合链路安全态势值来计算网络安全态势值的方法。借助网络性能分析的相关理论,提出了基于链路性能分析的网络安全态势评估模型。在态势值计算过程中,首先计算不同时段各链路的安全态势值,并把结果以矩阵形式表现出来;然后,将各链路安全态势值进行加权融合,得到不同时段的网络安全态势值,并以向量形式表示。实验结果证明,所提方法能够反映网络局部和整体的安全状况变化,并且对未知攻击具有良好的感知能力,给网络安全管理带来了方便。

关键词：融合性能分析链路安全态势网络安全态势未知攻击

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高压下碳纳米管阵列与金属接触热阻研究

大连理工大学学报 2017年第6期57卷 638-643页

作者：黄正兴王志刚张鑫大连理工大学电子信息与电气工程学部辽宁大连116024

碳纳米管具有很高的轴向热导率,近年来基于碳纳米管阵列的热界面材料得到了广泛的关注.但碳纳米管阵列与金属间的接触热阻较大,通常在10mm^2·K/W以上,限制了其实际应用.目前通过化学成键等方法可将其界面热阻降至0.6mm^2·K/W,但这些... 详细信息

碳纳米管具有很高的轴向热导率,近年来基于碳纳米管阵列的热界面材料得到了广泛的关注.但碳纳米管阵列与金属间的接触热阻较大,通常在10mm^2·K/W以上,限制了其实际应用.目前通过化学成键等方法可将其界面热阻降至0.6mm^2·K/W,但这些方法都需要牺牲碳纳米管耐高温的特点.为保证其耐高温特性,通过施加压力的方法降低了碳纳米管阵列与金属间的接触热阻.对于高度为800μm的碳纳米管阵列,当压力为1.49 MPa时,测量得到的碳纳米管阵列-Au界面接触热阻为1.90~3.51mm^2·K/W,接近化学成键法的结果并且远小于小压力作用下的热阻,这一结果为进一步减小碳纳米管的接触热阻提供了新的思路.

关键词：热界面材料碳纳米管阵列接触热阻瞬态热反射测试

用于微热板气体传感器的EHD打印有限元仿真

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仪表技术与传感器 2022年第10期 6-10页

作者：邹文静姚冠宇朱慧超余隽黄正兴大连理工大学电信学部生物医学工程学院辽宁省集成电路与生物医学电子系统重点实验室辽宁大连116024

为了研究通过电流体动力学(EHD)打印在微热板上涂覆气敏材料过程中各参数对锥射流形成的影响,采用多物理场有限元仿真软件分析了锥射流形成过程。高速摄像机拍摄锥射流形成过程与仿真锥射流形成过程一致,验证了仿真分析的有效性。仿真... 详细信息

为了研究通过电流体动力学(EHD)打印在微热板上涂覆气敏材料过程中各参数对锥射流形成的影响,采用多物理场有限元仿真软件分析了锥射流形成过程。高速摄像机拍摄锥射流形成过程与仿真锥射流形成过程一致,验证了仿真分析的有效性。仿真结果表明:随着针头与衬底之间距离减小,锥射流形成时间单调减小;针头内径和接触角的增大都会使锥射流直径增大。根据仿真结果优化EHD打印参数,在微热板上打印花状气敏材料,不但保留了材料的微观纳米结构,而且形成了较为均匀的薄膜。

关键词：电流体动力学打印有限元仿真微热板气体传感器气敏材料薄膜

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用于苹果品质监测的多温度扫描电子鼻系统

传感器与微系统 2023年第10期42卷 72-76页

作者：刘旭余隽李中洲魏广芬黄正兴朱慧超大连理工大学电子信息与电气工程学部辽宁省集成电路与生物医学电子系统重点实验室辽宁大连116024 山东工商学院信息与电子工程学院山东烟台264005

基于互补金属氧化物半导体(CMOS)集成微气体传感器阵列芯片开发了一种用于苹果品质监测的便携式电子鼻系统。使用2 mm×2 mm芯片上集成的4只可独立控温的半导体气体传感器,对品质良好、有瑕疵以及两者混合的苹果样本进行了气体检测。通... 详细信息

基于互补金属氧化物半导体(CMOS)集成微气体传感器阵列芯片开发了一种用于苹果品质监测的便携式电子鼻系统。使用2 mm×2 mm芯片上集成的4只可独立控温的半导体气体传感器,对品质良好、有瑕疵以及两者混合的苹果样本进行了气体检测。通过在传感器气敏性能良好的150~350℃温区内以50℃为步长进行温度扫描,构成虚拟传感器阵列。对其在不同温度稳态条件下提取的特征混合样本,进行了显著性分析,从而筛选出了不同气氛显著性差异大的4个温度特征样本。对该样本采用线性判别分析(LDA)算法降维,然后采用K最近邻(KNN)算法对苹果样品进行分类。结果表明:所提出的多温度稳态特征混合方法的最高分类准确率为98.3%,与单一和非稳态温度结果相比得到了大幅提升。

关键词：电子鼻苹果品质监测多温度扫描线性判别分析 K最近邻

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基于决策树的IDS报警数据融合技术研究

计算机应用与软件 2013年第12期30卷 258-261页

作者：黄正兴苏旸武警工程大学电子技术系网络与信息安全武警部队重点实验室陕西西安710086 武警工程大学电子技术系网络与信息安全研究所陕西西安710086

针对当前多个IDS的相互协作带来的海量报警数据,提出一种基于决策树的IDS报警数据融合技术,介绍决策树及其构造算法ID3,并利用决策树改进IDS报警数据融合中的属性匹配融合技术,提高了融合效率,融合后的报警数据降低了漏警率。实验证明... 详细信息

针对当前多个IDS的相互协作带来的海量报警数据,提出一种基于决策树的IDS报警数据融合技术,介绍决策树及其构造算法ID3,并利用决策树改进IDS报警数据融合中的属性匹配融合技术,提高了融合效率,融合后的报警数据降低了漏警率。实验证明了该方法的有效性。

关键词： IDS 数据融合决策树 ID3 匹配属性

He注入对W在瞬态热负荷条件下熔化行为的影响

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稀有金属 2019年第3期43卷 290-295页

作者：曲世联陈婉琦黄正兴刘翔刘伟清华大学材料学院北京100084 大连理工大学电子科学与技术学院辽宁大连116024 西南核工业物理研究院四川成都610041

通过多峰He离子注入的方式在W表面获得了约450 nm深的均匀损伤平台,并且通过改变离子注量控制损伤程度为0.2～1.0 dPa。利用瞬态热反射法测量了表层亚微米级别损伤层的热导率,并进一步依托电子束实验平台EMS-60研究了损伤材料在瞬态热... 详细信息

通过多峰He离子注入的方式在W表面获得了约450 nm深的均匀损伤平台,并且通过改变离子注量控制损伤程度为0.2～1.0 dPa。利用瞬态热反射法测量了表层亚微米级别损伤层的热导率,并进一步依托电子束实验平台EMS-60研究了损伤材料在瞬态热负荷下的熔化行为。结果表明, He离子注入在W表层形成了高密度的He团簇,损伤层热导相比于块体材料下降了1个数量级,并且随着损伤程度的升高而下降。损伤W在瞬态热负荷条件下的熔化阈值由1.9 GW·m^(-2)下降至1.5 GW·m^(-2)以下,熔化阈值同样随着损伤程度的增加而降低,并且在熔池外部出现裂纹。研究表明表面亚微米的损伤结构会强烈损伤W在瞬态热负荷下的熔化行为;损伤层的热导率很好地反映了损伤程度,并与热负荷行为相吻合,将微观损伤与宏观性能建立了联系。

关键词： He离子注入 W材料表面损伤热导率高热负荷

基于交流量热法的薄膜热扩散率自动测试系统的研究

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仪器仪表学报 2005年第8期26卷 797-800,821页

作者：许自强唐祯安黄正兴丁海涛大连理工大学机械工程学院大连116024 大连理工大学电子系大连116024

设计并组建了一套基于交流量热法的薄膜热扩散率的自动测试系统,实现了薄膜热扩散率的自动化测量。该系统以PC机为主控机,利用串口与运动控制卡通信,控制压电陶瓷超声电机实现采样点的精确定位,通过GPIB总线控制锁相放大器,采集位于待... 详细信息

设计并组建了一套基于交流量热法的薄膜热扩散率的自动测试系统,实现了薄膜热扩散率的自动化测量。该系统以PC机为主控机,利用串口与运动控制卡通信,控制压电陶瓷超声电机实现采样点的精确定位,通过GPIB总线控制锁相放大器,采集位于待测薄膜表面上的微热电偶的温度响应信号。由温度信号的幅值与采样距离的关系得到薄膜的热扩散率。讨论了该系统的软硬件组成、测试原理及功能特性,并给出了系统软件的工作界面和测试数据。

关键词：热扩散率交流量热法自动测试系统 GPIB总线