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GaN基Micro-LED反向漏电流失效机理分析

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发光学报 2024年第9期45卷 1539-1546页

作者：王伟张腾飞王绶玙无锡学院江苏省集成电路可靠性技术及检测系统工程研究中心江苏无锡214105 南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044

针对GaN基蓝光Micro-LED芯片,采用温度应力和电压应力的实验方法研究了其反向漏电流失效机理。结果表明,在温度应力下,Micro-LED芯片退化前的反向漏电流主要由多步热辅助隧穿电流构成,且受Poole-Frenkel(PF)隧穿机制影响;电压应力(-85V... 详细信息

针对GaN基蓝光Micro-LED芯片,采用温度应力和电压应力的实验方法研究了其反向漏电流失效机理。结果表明,在温度应力下,Micro-LED芯片退化前的反向漏电流主要由多步热辅助隧穿电流构成,且受Poole-Frenkel(PF)隧穿机制影响;电压应力(-85V)退化后,反向漏电流会随着应力时间的延长而增大,此时由多步热辅助隧穿电流转换为空间电荷限制电流机制(SCLC)。通过分析退化前后的能带图得知,长时间的电压应力会发生击穿现象,导致Micro-LED芯片内部电场剧烈变化,电子能够以高能量碰撞到晶格原子,产生大量的载流子,从而增加了非辐射复合率,使得反向漏电流由原来的1.9766×10^(-7)A增大到1.5834×10^(-4)A。

关键词： Micro-LED 失效机制非辐射复合遂穿通道反向漏电流

高功率1550 nm氧化限制型VCSEL设计与仿真

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光子学报 2024年第1期53卷 23-32页

作者：王伟谭云飞无锡学院江苏省集成电路可靠性技术及检测系统工程研究中心无锡214105 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

1550 nm垂直腔面发射激光器具有良好的人眼安全性和透射性,但实现其高效率和高功率输出一直是难以解决的问题。以1550 nm氧化限制型垂直腔面发射激光器为研究目标,对不同结构、不同氧化孔径与输出特性关系进行仿真分析。随着氧化孔径增... 详细信息

1550 nm垂直腔面发射激光器具有良好的人眼安全性和透射性,但实现其高效率和高功率输出一直是难以解决的问题。以1550 nm氧化限制型垂直腔面发射激光器为研究目标,对不同结构、不同氧化孔径与输出特性关系进行仿真分析。随着氧化孔径增加,垂直腔面发射激光器芯片的激射波长发生红移现象,但氧化孔径从14μm继续增大时,激射波长几乎不红移。对两种不同氧化限制结构的芯片进行仿真,输出功率和转换效率对比结果表明单氧化层结构性能更好。在设计多结垂直腔面发射激光器时考虑有源区之间是否增加氧化层,最终发现两种氧化限制结构均在9μm孔径时具有较高的输出功率,单层结构100 mA时的输出功率约为177.55 mW,同时斜率效率也高达1.79 W/A,最大功率转换效率为10μm孔径时的37.7%,多层结构斜率效率更高达2.36 W/A。氧化限制型结构在多结垂直腔面发射激光器基础上进一步提升功率、效率等参数,可为高功率1550 nm垂直腔面发射激光器的输出特性优化提供参考。

关键词：垂直腔面发射激光器红移氧化限制型多结功率转换效率

基于卷积残差注意力网络的高光谱图像分类算法

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信号处理 2024年第3期40卷 428-439页

作者：涂兵贺燕胡江红陈云云南京信息工程大学物理与光电工程学院江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省大气海洋光电探测重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省气象光子学与光电探测国际合作联合实验室江苏南京210044 湖南理工学院信息科学与工程学院湖南岳阳414002

基于卷积神经网络(CNN:Convolutional Neural Network)的高光谱图像(HSI:Hyperspectral Image)分类方法显著提高了分类性能,然而在获取深层语义特征方面存在瓶颈,且随着网络层数增加,计算成本明显上升。注意力机制允许网络集中注意力于... 详细信息

基于卷积神经网络(CNN:Convolutional Neural Network)的高光谱图像(HSI:Hyperspectral Image)分类方法显著提高了分类性能,然而在获取深层语义特征方面存在瓶颈,且随着网络层数增加,计算成本明显上升。注意力机制允许网络集中注意力于特定区域或通道,提高对关键信息的感知,且有助于处理图像中的长距离依赖关系,促使网络同时获取局部特征和全局特征。因此,本文提出一种基于卷积残差注意力网络的高光谱图像分类算法。首先,设计了光谱-空间特征提取模块,使网络能够更全面地捕捉高光谱图像中的信息;其次,设计注意力增强骨干,通过注意力机制和残差网络的交互,更加关注重要的通道和特定区域,提高特征的判别能力并增强对空间信息的感知能力;最后引入注意力对比学习,增强样本类内间的关联度与类间的区分度。在三个公开的高光谱数据集上的实验结果表明,相较于已有代表性高光谱图像分类算法,所提方法的分类性能更优异。

关键词：卷积神经网络高光谱图像注意力机制残差网络

高功率1550nm多结VCSEL的设计与仿真

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光电子．激光 2024年第5期35卷 475-482页

作者：谭云飞王伟南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 无锡学院电子信息工程学院江苏无锡214000

在激光雷达应用场景下,高功率垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)越来越受到关注。而在长波波段,1550 nm器件一直存在输出功率不够理想,功率转化效率低等问题。目前,多结VCSEL是获得高功率、高功率转换... 详细信息

在激光雷达应用场景下,高功率垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)越来越受到关注。而在长波波段,1550 nm器件一直存在输出功率不够理想,功率转化效率低等问题。目前,多结VCSEL是获得高功率、高功率转换效率(power con-version efficiency,PCE)、高光功率密度、高斜率效率(slope efficiency,SE)的关键技术。本文将1550 nm VCSEL与多结技术结合,旨在设计出高功率的1550 nm器件,最终成功设计并仿真了不同直径(15μm、20μm、30μm、50μm、100μm)多结(1—4结)1550 nm的VCSEL器件。通过对比不同参数器件的输出功率,发现器件的输出功率随结数和直径的增加而增大,最大功率能达到2217 mW(4结100μm VCSEL)。并且仿真结果表明30μm VCSEL的输出特性相对较好:单结结构的SE优于50μm和100μm器件,为0.39 W/A;在多结结构中,30μm优于15μm和20μm的器件,分别为0.89 W/A(2结)、1.55 W/A(3结)、1.79 W/A(4结)。最后研究分析了30μm VCSEL PCE和远场分布,发现SE随结数增加而显著增加,最高为3结的40.4%,驱动电流只有1 A,这是单结PCE的6.2倍;3结的输出功率也高达1549 mW,而光束发散角单多结器件之间几乎没有差别,约为5°。以上结果为1550 nm VCSEL作为激光雷达系统和3D传感的光源应用提供了很好的器件研究基础。

关键词：垂直腔面发射激光器(VCSEL) 多结激光雷达(Lidar) 1550 nm

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任务驱动视角下机器地图现状与发展

武汉大学学报（信息科学版） 2024年第4期49卷 609-623页

作者：徐连瑞游雄信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450001

随着国家对机器人发展战略的不断推进,保障机器人认知和学习的机器地图近年来成为地图科学研究的新方向。针对目前机器地图理论研究相对匮乏的问题,基于测制用一体运行机制,阐述总结任务驱动下的机器地图关键技术和研究现状。数据获取... 详细信息

随着国家对机器人发展战略的不断推进,保障机器人认知和学习的机器地图近年来成为地图科学研究的新方向。针对目前机器地图理论研究相对匮乏的问题,基于测制用一体运行机制,阐述总结任务驱动下的机器地图关键技术和研究现状。数据获取与处理是地图模型构建和任务应用的基础支撑,围绕机器人平台、特征提取、语义分割、多传感器融合等技术现状进行归纳总结;地图模型构建承上启下,分析参考常用的地图模型架构及其特点,描述不同任务情境中如何搭建使用弹性、稳健、可靠的建图系统;任务应用是机器地图功能性的集中体现,介绍总结路径规划、目标检测、知识表达与推理等典型应用研究现状。论述展望了机器地图存在的问题及未来发展方向。

关键词：任务驱动机器地图测制用一体运行机制认知学习

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基于各向异性注意力的双分支血管分割模型

计算机工程 2024年第1期50卷 348-356页

作者：徐晓峰黄韫栀徐军南京信息工程大学人工智能学院智慧医疗研究院江苏南京210044

血管分割对于血管疾病的诊断和治疗具有重要意义,但由于血管边界模糊、病变血管的形状多变且不同样本之间的差异性较大,因此要求分割模型能够准确地挖掘血管与背景类间的差异性以及血管内部的连通性。提出一种基于中心线约束与各向异性... 详细信息

血管分割对于血管疾病的诊断和治疗具有重要意义,但由于血管边界模糊、病变血管的形状多变且不同样本之间的差异性较大,因此要求分割模型能够准确地挖掘血管与背景类间的差异性以及血管内部的连通性。提出一种基于中心线约束与各向异性注意力的新型三维血管分割网络CAU-Net。针对血管分割的难点,对基础网络结构ResU-Net进行改进,构建各向异性注意力模块,该模块根据管腔结构特有的空间各向异性,从3个方向提取血管空间各向异性特征,并对特征通道间的相关性进行建模,学习血管的三维空间信息。采用主-辅双分支模型,b-Net对血管进行语义分割,a-Net学习血管中心线的连续性特征,约束b-Net的血管分割结果,保证血管分割结果的完整性。在公开数据集3D-IRCADb-01上的实验结果表明,对于门静脉及肝静脉的分割,CAU-Net分别取得(74.80±8.05)%和(76.14±6.89)%的Dice系数、(54.80±8.09)%和(50.40±5.22)%的NSD系数、(72.43±8.26)%和(70.84±6.05)%的clDice系数、(46.47±12.89)%和(39.19±7.97)%的分支检测率以及(67.08±15.59)%和(61.47±9.32)%的树长检测率。在公开脑血管数据集IXI上进行组件消融实验,模型在验证集上的平均Dice、NSD、clDice、BD和TD分别为(94.11±0.39)%、(96.53±0.37)%、(95.83±0.59)%、(98.64±1.63)%和(95.44±1.22)%,相比于Baseline分别提升了0.92%、0.82%、0.92%、1.11%和1.60%。CAU-Net血管分割模型能够显著提升血管分割的精度和完整度。

关键词：血管分割中心线约束各向异性注意力机制双分支模型

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电液伺服系统多PID控制器参数整定优化

控制理论与应用 2024年第4期41卷 763-767页

作者：冯浩姜金叶宋倩玉马伟殷晨波曹东辉南京信息工程大学人工智能学院江苏南京210044 南京信息工程大学计算机学院江苏南京210044 南京工业大学挖掘机关键技术联合研究所江苏南京211816 三一重机有限公司江苏昆山215300

为了解决挖掘机器人动臂、斗杆和铲斗不同电液伺服系统中多个比例–积分–微分(PID)控制器参数优化的难题,提高挖掘机器人铲斗齿尖轨迹跟踪精度,采用改进的粒子群算法(PSO)对多PID控制器参数进行整定优化.首先,建立电液伺服系统的数学... 详细信息

为了解决挖掘机器人动臂、斗杆和铲斗不同电液伺服系统中多个比例–积分–微分(PID)控制器参数优化的难题,提高挖掘机器人铲斗齿尖轨迹跟踪精度,采用改进的粒子群算法(PSO)对多PID控制器参数进行整定优化.首先,建立电液伺服系统的数学机理模型,在理论模型的基础上,采用递推最小二乘辨识法(RLS)得到实际的机理模型.其次,提出一种改进的PSO算法,采用非线性自适应惯性权重、引入异步变化策略、设计精英变异方法.接着,搭建仿真验证平台,跟踪正弦轨迹,比较传统Z-N参数整定方法、基本PSO算法和改进PSO算法的差别.最后,以挖掘机器人最常见的整平为代表工况,基于23 t挖掘机器人实验平台进行实验验证.实验结果表明,改进PSO算法的跟踪精度最高,与基本PSO算法相比,明显提高了轨迹跟踪精度.

关键词：电液伺服系统机器人轨迹控制粒子群算法智能控制

基于变分模态分解的休息态虚拟现实晕动症脑电自动检测

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电子测量与仪器学报 2024年第2期38卷 171-181页

作者：化成城柴立宁周占峰陈旭刘佳南京信息工程大学自动化学院南京210044

虚拟现实晕动症的存在是制约VR技术行业进一步发展的关键因素,研究虚拟现实晕动症相关的神经活动及对其准确检测是解决此问题的前提,此前研究缺少对休息态虚拟现实晕动症神经活动的研究。因此,本研究利用虚拟现实晕动症暴露任务前后休... 详细信息

虚拟现实晕动症的存在是制约VR技术行业进一步发展的关键因素,研究虚拟现实晕动症相关的神经活动及对其准确检测是解决此问题的前提,此前研究缺少对休息态虚拟现实晕动症神经活动的研究。因此,本研究利用虚拟现实晕动症暴露任务前后休息态脑电信号,提出虚拟现实晕动症脑电特征作为指标实现对虚拟现实晕动症的检测。首先,通过统计分析对所选的5个电极即Fp1、Fp2、F8、T7及T8的脑电信号分别进行变分模态分解,并从选中的模态分量中提取样本熵、排列熵及中心频率。然后,通过统计检验和ReliefF算法进行两个阶段的特征选择。最后,将选择的特征向量送入支持向量机中进行分类,进而实现对虚拟现实晕动症的自动检测。结果表明,此方法准确率、灵敏度及特异度分别达到了98.3%、98.5%及98.1%,ROC曲线下的面积值达到了1,优于其他方法,证明了此方法在虚拟现实晕动症脑电信号自动检测方面优势与有效性。

关键词：虚拟现实晕动症脑电变分模态分解样本熵排列熵中心频率

腐殖酸和pH对典型轮胎磨损颗粒迁移行为的影响机制

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土壤学报 2024年第2期61卷 456-468页

作者：李昆孔德跃陈星月彭永红修小嘉苏涵潘旻宇南京信息工程大学环境科学与工程学院南京210044 江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 南京信息工程大学长望学院南京210044 南京信息工程大学应用技术学院南京210044

轮胎磨损颗粒(Tire wear particles,TWPs)作为微塑料(Microplastics,MPs)的重要种类之一,当下其生态风险已受到生态学家的高度重视。通常,颗粒型污染物的环境行为过程是其生态风险的重要影响因素。然而,TWPs在土壤等多孔介质中的迁移过... 详细信息

轮胎磨损颗粒(Tire wear particles,TWPs)作为微塑料(Microplastics,MPs)的重要种类之一,当下其生态风险已受到生态学家的高度重视。通常,颗粒型污染物的环境行为过程是其生态风险的重要影响因素。然而,TWPs在土壤等多孔介质中的迁移过程及影响机制至今尚未见报道。选择冷冻破碎制备的冷冻破碎轮胎磨损颗粒(C-TWPs)以及道路磨损产生的滚动摩擦轮胎磨损颗粒(R-TWPs)和滑动摩擦轮胎磨损颗粒(S-TWPs)为典型研究对象,以石英砂柱来模拟研究TWPs在土壤等环境多孔介质中的迁移行为,并探究天然有机物腐殖酸(HA)及不同pH(4、7和10)环境对以上三种类型TWPs迁移行为的影响。结果显示:HA(50 mg·L^(-1))能够显著增强三种类型TWPs的迁移性,并且在HA(50 mg·L^(-1))存在下,不同pH(4、7和10)对TWPs迁移行为影响不同,中碱性环境(pH=7/10)更有利于TWPs的迁移。主要原因在于,HA存在或(和)中碱性环境有利于(同时)增大TWPs和石英砂颗粒表面的Zeta电位值(绝对值),此时,一方面TWPs的分散性得到改善,有较小的粒径分布,另一方面增加了TWPs和石英砂颗粒间的静电排斥力,有助于TWPs的迁移。值得注意的是,HA存在和不同pH环境条件下,低温破碎制备的C-TWPs的迁移性较R-TWPs和S-TWPs强,主要由于C-TWPs制备时携带有较多的负电荷、较小的等电点和较强的疏水性,上述性质也可促使其吸附更多的HA,从而加强其电负性;而R-TWPs和S-TWPs由于粘附了道路矿物、金属盐或灰尘而减弱以上性质,表面具有较小的电负性。研究结果揭示了不同类型TWPs在自然界中地球化学迁移行为的差异性,并暗示了研究源头性质(排放方式)以确定同种材质微塑料环境行为及生态风险内在差异的必要性。

关键词：轮胎磨损颗粒石英砂柱腐殖酸 pH 穿透曲线