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Fabrication and integration of photonic devices for phase-change memory and neuromorphic computing

International Journal of Extreme Manufacturing 2024年第2期6卷 2-27页

作者： Wen Zhou xueyang shen Xiaolong Yang Jiangjing Wang Wei Zhang Center for Alloy Innovation and Design(CAID) State Key Laboratory for Mechanical Behavior of MaterialsXi’an Jiaotong UniversityXi’an 710049People’s Republic of China

In the past decade,there has been tremendous progress in integrating chalcogenide phase-change materials(PCMs)on the silicon photonic platform for non-volatile memory to neuromorphic in-memory computing *** particular,these non von Neumann computational elements and systems benefit from mass manufacturing of silicon photonic integrated circuits(PICs)on 8-inch wafers using a 130 nm complementary metal-oxide semiconductor *** manufacturing based on deep-ultraviolet lithography and electron-beam lithography enables rapid prototyping of PICs,which can be integrated with high-quality PCMs based on the wafer-scale sputtering technique as a back-end-of-line *** this article,we present an overview of recent advances in waveguide integrated PCM memory cells,functional devices,and neuromorphic systems,with an emphasis on fabrication and integration processes to attain state-of-the-art device *** a short overview of PCM based photonic devices,we discuss the materials properties of the functional layer as well as the progress on the light guiding layer,namely,the silicon and germanium waveguide ***,we discuss the cleanroom fabrication flow of waveguide devices integrated with thin films and nanowires,silicon waveguides and plasmonic microheaters for the electrothermal switching of PCMs and mixed-mode ***,the fabrication of photonic and photonic–electronic neuromorphic computing systems is *** systems consist of arrays of PCM memory elements for associative learning,matrix-vector multiplication,and pattern *** large-scale integration,the neuromorphic photonic computing paradigm holds the promise to outperform digital electronic accelerators by taking the advantages of ultra-high bandwidth,high speed,and energy-efficient operation in running machine learning algorithms.

关键词： nanofabrication silicon photonics phase-change materials non-volatile photonic memory neuromorphic photonic computing

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相变存储器材料设计与多尺度模拟的研究进展

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金属学报 2024年第10期60卷 1362-1378页

作者：沈雪阳褚瑞轩蒋宜辉张伟西安交通大学、金属材料强度国家重点实验室、材料创新设计中心西安710049

大数据时代人工智能、5G、云计算等先进技术对数据存储与处理的需求急剧上升,而新型非易失性存储材料与器件的研发则为大幅提升算力提供了契机。同时,人工智能技术驱动的科学研究范式也为进一步提升存储器件性能提供了新的研发模式。本... 详细信息

大数据时代人工智能、5G、云计算等先进技术对数据存储与处理的需求急剧上升,而新型非易失性存储材料与器件的研发则为大幅提升算力提供了契机。同时,人工智能技术驱动的科学研究范式也为进一步提升存储器件性能提供了新的研发模式。本文聚焦于相变存储材料与器件在计算与数据驱动下的研究进展,详细论述了大尺度第一性原理分子动力学、新材料设计与高通量材料筛选、多尺度模拟与机器学习势开发等先进材料计算方法在相变存储材料研究中的具体应用,并展望了相变存储技术发展所面临的机遇与挑战。

关键词：相变存储材料第一性原理高通量计算多尺度模拟机器学习势

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环状RNA在阿尔茨海默病发病机制中的作用

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中南大学学报（医学版） 2022年第7期47卷 960-966页

作者：沈雪阳何亚玲葛朝明兰州大学第二医院神经内科兰州730030

环状RNA(circRNA)是普遍存在于真核细胞转录组中的共价闭环非编码RNA,其通过充当微RNA海绵、调节蛋白质转录水平、与RNA结合蛋白质作用等参与机体的多种病理、生理过程。CircRNA富集于衰老机体的皮层、海马体、大脑白质及光感受器神经元... 详细信息

环状RNA(circRNA)是普遍存在于真核细胞转录组中的共价闭环非编码RNA,其通过充当微RNA海绵、调节蛋白质转录水平、与RNA结合蛋白质作用等参与机体的多种病理、生理过程。CircRNA富集于衰老机体的皮层、海马体、大脑白质及光感受器神经元中,可作为神经衰老的生物标志物。CircRNA在阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)患者外周血及神经突触中的表达水平增高,参与AD的发生与转归。不同的circRNA[如HDAC9、HOMER1、Cwc27、Tulp4、PTK2]可通过增加β-淀粉样蛋白沉积、促进tau蛋白过度磷酸化、加重神经炎症及引发线粒体功能障碍等导致患者出现AD病理改变,从而诱发认知功能下降。

关键词：环状RNA 阿尔茨海默病发病机制

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残余胆固醇与更年期妇女颈动脉粥样硬化的相关性研究

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中国全科医学 2024年第21期27卷 2567-2571页

作者：武会敏武园梅沈雪阳葛朝明兰州大学第二临床医学院甘肃省兰州市730000 兰州大学第二医院神经内科甘肃省兰州市730000 永城市人民医院医疗健康集团超声医学科河南省商丘市476600

背景颈动脉粥样硬化(CAS)作为全身动脉硬粥样化前期表现的重要指标,已有研究证明残余胆固醇(RC)水平升高与CAS的发病机制密切相关,然而,关于RC与更年期妇女CAS发病的相关性研究较少。目的探讨RC与更年期妇女CAS发病的相关性。方法选取2... 详细信息

背景颈动脉粥样硬化(CAS)作为全身动脉硬粥样化前期表现的重要指标,已有研究证明残余胆固醇(RC)水平升高与CAS的发病机制密切相关,然而,关于RC与更年期妇女CAS发病的相关性研究较少。目的探讨RC与更年期妇女CAS发病的相关性。方法选取2020年1月—2023年10月参加国家脑卒中高危人群筛查项目并完善颈动脉超声检查的定西市安定区凤翔镇的更年期妇女307例作为研究对象。收集人群的一般资料,并利用彩色多普勒超声分析参与者的颈动脉内膜特征。根据颈部超声结果结果将受试者分为CAS组和非CAS组,采用Spearman秩相关分析探究RC与CAS发病的其他危险因素的相关性,采用多因素Logistic回归分析探究RC是否为更年期妇女发生CAS的影响因素。结果CAS组(n=130)更年期妇女年龄、脑卒中和短暂性脑缺血发作(TIA)史比例、空腹血糖(FPG)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、RC、脉压水平高于非CAS组(n=177)(P<0.05)。Spearman秩相关分析结果显示,RC与FPG、TC呈正相关(r_(s)=0.113、0.280,P<0.05);与LDL-C呈负相关(r_(s)=-0.112,P<0.05)。多因素Logistic回归分析结果显示,高RC水平(OR=1.539,95%CI=1.185~1.999,P=0.001)、高龄(OR=1.059,95%CI=1.003~1.117,P=0.038)、脑卒中和TIA史(OR=1.910,95%CI=1.047~3.485,P=0.035)是更年期妇女CAS发病的危险因素。根据RC中位数将更年期妇女分为高RC组(RC≥0.70 mmol/L,n=155)、低RC组(RC<0.70 mmol/L,n=152),高RC组更年期妇女患有血脂异常比例、CAS比例、腰围、BMI、TG比低RC组高,HDL-C比低RC组低(P<0.05)。结论高RC水平与更年期妇女发生CAS有关,且RC高水平可能是更年期妇女发生CAS的独立危险因素。

关键词：颈动脉粥样硬化更年期妇女残余胆固醇相关性 Logistic回归分析定西市

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动力锂离子电池热行为研究与风冷散热优化设计

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电源技术 2023年第2期47卷 187-192页

作者：蔡天鏖沈雪阳贺春敏杨翼南京邮电大学电子与光学工程&柔性电子学院江苏南京210046

发展新能源汽车是我国应对气候变化、缓解石油等不可再生能源枯竭的有效举措。动力锂电池作为新能源汽车的核心技术直接决定了其可靠性,安全性和续航性能。为此,建立了磷酸铁锂动力电池组(方形)的三维仿真模型,对单体电池以及动力电池... 详细信息

发展新能源汽车是我国应对气候变化、缓解石油等不可再生能源枯竭的有效举措。动力锂电池作为新能源汽车的核心技术直接决定了其可靠性,安全性和续航性能。为此,建立了磷酸铁锂动力电池组(方形)的三维仿真模型,对单体电池以及动力电池组的产热行为和风冷散热特性进行仿真模拟,并对电池模块的散热结构进行优化设计。结果表明,在环境温度为20℃,风速为5 m/s,电池组顺排排布,且Y方向和X方向间距分别为32和4 mm时,风冷散热效果最好。

关键词：锂离子电池新能源汽车风冷散热优化

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基于Mxene/石蜡CPCM的锂电池热管理系统

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电源技术 2023年第5期47卷 627-631页

作者：贺春敏杨翼蔡天鏖沈雪阳南京邮电大学电子与光学工程学院柔性电子(未来技术)学院江苏南京210000

为了确保锂离子电池的安全稳定运行,可靠的电池热管理系统(BTMS)在处理电池热相关问题和确保动力电池的性能、安全以及寿命方面都起着不可或缺的作用。相变材料冷却结构简单、冷却效率高,具有较好的温度平衡性能,而新型纳米材料Mxene的... 详细信息

为了确保锂离子电池的安全稳定运行,可靠的电池热管理系统(BTMS)在处理电池热相关问题和确保动力电池的性能、安全以及寿命方面都起着不可或缺的作用。相变材料冷却结构简单、冷却效率高,具有较好的温度平衡性能,而新型纳米材料Mxene的导热系数高达55.8 W/(m·K),因此首次将Mxene和石蜡结合构建复合相变材料(CPCM),在方形锂离子电池组基础上建立了以Mxene/石蜡为CPCM的电池热管理系统,研究Mxene的质量分数对电池组温度分布的影响,并进一步对电池组仿真模型进行研究,探讨电池间距、环境温度和对流传热系数对电池组散热性能的影响。研究表明:当石蜡和Mxene质量比为1∶1,X轴和Y轴方向电池组的间距分别为20和10 mm,环境温度控制在34℃之内,对流传热系数为4 W/(m·K)时,该电池组的散热效果最好。

关键词：锂离子电池相变冷却热管理系统

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基于复杂工程问题驱动的锂离子电池综合实验设计及实践

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大学物理实验 2024年第1期37卷 11-16页

作者：沈雪阳陈淼郭艳东南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院江苏南京210046 金陵科技学院机电工程学院江苏南京211169

在高等学校工程教育认证“解决复杂工程问题能力”驱动下,大学物理实验课程的选题内容和模式在不断改革和创新。锂离子电池技术作为当下新能源科技革命的代表,具有学科交叉性和综合性,满足复杂工程问题的多项特征。文章探讨了将锂离子... 详细信息

在高等学校工程教育认证“解决复杂工程问题能力”驱动下,大学物理实验课程的选题内容和模式在不断改革和创新。锂离子电池技术作为当下新能源科技革命的代表,具有学科交叉性和综合性,满足复杂工程问题的多项特征。文章探讨了将锂离子电池技术引入大学物理实验教学的优势和可行性,并提炼出锂离子电池综合实验设计的具体实施方案,为提高学生解决复杂工程问题的能力,培养复合创新型大学生奠定基础。

关键词：复杂工程问题大学物理实验锂离子电池

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基于工程教育认证的毕业要求达成度评估实践要点——以电子科学与技术专业为例

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江苏科技信息 2017年第26期34卷 31-32,57页

作者：李锐谌静王伟沈雪阳南京邮电大学电子科学与工程学院江苏南京210046

文章探索了基于工程教育专业认证的毕业要求达成度评估,提出了一些毕业要求达成度评估需要注意的要点,以更好地提高课程建设质量,满足工程教育专业认证的要求。文章详细阐述了毕业要求达成度定量评价中,若某门课程对应两个及以上毕业要... 详细信息

文章探索了基于工程教育专业认证的毕业要求达成度评估,提出了一些毕业要求达成度评估需要注意的要点,以更好地提高课程建设质量,满足工程教育专业认证的要求。文章详细阐述了毕业要求达成度定量评价中,若某门课程对应两个及以上毕业要求指标点时,每门课程有一个评价权重,核定权重分配原则;学院教学指导委员会负责"制定/审查评价方法",保证审查结果的合理性;达成度指标点的考核成绩分析法和毕业要求达成度评价表的关系;评价对象对毕业要求各指标点的认同度和毕业要求各指标点的(自我)的区别。

关键词：毕业要求达成度工程教育认证评估实践要点

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