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VS_(2)作为锂离子电池负极材料的第一性原理研究

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物理学报 2024年第11期73卷 110-118页

作者：周斌肖事成王一楠张晓毓钟雪马丹戴赢范志强唐贵平长沙理工大学物理与电子科学学院长沙410114

随着对锂离子电池(LIBs)性能要求的提高,研究开发锂离子电池的新型电极尤显重要.本文采用第一性原理计算研究二硫化钒(VS_(2))作为锂离子电池负极材料的可能性.计算结果表明:VS_(2)具有金属性,费米能级附近的态密度主要来源于钒的3d轨... 详细信息

随着对锂离子电池(LIBs)性能要求的提高,研究开发锂离子电池的新型电极尤显重要.本文采用第一性原理计算研究二硫化钒(VS_(2))作为锂离子电池负极材料的可能性.计算结果表明:VS_(2)具有金属性,费米能级附近的态密度主要来源于钒的3d轨道及硫的3p轨道;Li在VS_(2)单层中优先吸附钒(V)的顶位,Li在VS_(2)表面具有非常好的扩散性,扩散势垒仅为0.20 eV,低于石墨烯,表明Li能够较快地迁移,有利于LIB快速充电-放电过程;VS_(2)机械性能良好,杨氏模量为96.82 N/m,且吸附Li后的杨氏模量与泊松比都未减小,表明VS_(2)在吸附Li以及Li离子扩散迁移过程中,刚性并不会降低;并且计算得到VS_(2)的电池容量(466 mAh/g)比石墨烯更高.研究表明VS_(2)具有出色的导电性能和优异的机械刚性及较高的理论容量,是一种非常有前景的锂离子电池负极材料.

关键词：锂离子电池吸附能第一性原理

一种低功耗瞬态增强的无片外电容LDO的设计

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电源学报 2024年

作者：唐俊龙于澈关浩邹望辉喻华长沙理工大学物理与电子科学学院广东华芯微特集成电路有限公司

针对传统无片外电容型低压差线性稳压器（LDO）的瞬态响应比较差的问题，设计了一种低功耗瞬态增强的无片外电容型LDO，采用推挽式AB类运算放大器作为误差放大器来提高功率管栅极处电流充放电速率，并且在LDO中设计了一种新型的瞬态增... 详细信息

针对传统无片外电容型低压差线性稳压器（LDO）的瞬态响应比较差的问题，设计了一种低功耗瞬态增强的无片外电容型LDO，采用推挽式AB类运算放大器作为误差放大器来提高功率管栅极处电流充放电速率，并且在LDO中设计了一种新型的瞬态增强电路在低功耗的前提下感应负载电流的波动，为功率管栅极提供额外的充放电电流，减小输出电压的瞬态波动。基于0.18 μm CMOS工艺，完成电路设计、版图设计与仿真。仿真结果表明：在1.6V～4V的输入电压范围内，LDO的输出电压为1.5V。在额定输入电压下，静态电流为9.4μA，负载电流在0～50mA范围内变化，该LDO输出过冲电压和下冲电压分别为56mV和55mV，稳定时间在1.7μs内。在0～50mA的全负载范围内，降低了LDO的输出过冲电压与下冲电压，瞬态性能大幅提升，满足应用需求。

关键词：低功耗线性稳压器无片外电容瞬态增强

面向国产高性能加速器的LLVM编译器设计及优化

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计算机工程 2024年第4期50卷 321-331页

作者：宋强唐俊龙陈照云时洋谭期轩肖紫阳邹望辉长沙理工大学物理与电子科学学院湖南长沙410114 国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

国防科技大学自主研制的高性能加速器采用中央处理器(CPU)+通用数字信号处理器(GPDSP)的片上异构融合架构,使用超长指令集(VLIW)+单指令多数据流(SIMD)的向量化结构的GPDSP是峰值性能主要支撑的加速核。主流编译器在密集的数据计算指令... 详细信息

国防科技大学自主研制的高性能加速器采用中央处理器(CPU)+通用数字信号处理器(GPDSP)的片上异构融合架构,使用超长指令集(VLIW)+单指令多数据流(SIMD)的向量化结构的GPDSP是峰值性能主要支撑的加速核。主流编译器在密集的数据计算指令排布、为指令静态分配硬件执行单元、GPDSP特有的向量指令等方面不能很好地支持高性能加速器。基于低级虚拟器(LLVM)编译框架,在前寄存器分配调度阶段,结合峰值寄存器压力感知方法(PERP)、蚁群优化(ACO)算法与GPDSP结构特点,优化代价模型,设计支持寄存器压力感知的指令调度模块;在后寄存器分配阶段提出支持静态功能单元分配的指令调度策略,通过冲突检测机制保证功能单元分配的正确性,为指令并行执行提供软件基础;在后端封装一系列丰富且规整的向量指令接口,实现对GPDSP向量指令的支持。实验结果表明,所提出的LLVM编译架构优化方法从功能和性能上实现了对GPDSP的良好支撑,GCC testsuite测试整体性能平均加速比为4.539,SPEC CPU 2017浮点测试整体性能平均加速比为4.49,SPEC CPU 2017整型测试整体性能平均加速比为3.24,使用向量接口的向量程序实现了平均97.1%的性能提升率。

关键词：通用数字信号处理器低级虚拟器编译器指令调度向量指令接口

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一种面向异构片上系统的调试器框架

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第6期51卷 119-127页

作者：唐俊龙李奕成邹望辉时洋长沙理工大学物理与电子科学学院湖南长沙410114 国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

异构片上系统具有定制化满足应用的特异性需求特点,成为多个领域内的主流解决方案.但用户在异构片上系统上进行开发需要面对多种计算资源带来的程序错误,而不同异构片上系统构建统一的调试器框架也面临巨大的挑战.针对上述问题,本文提... 详细信息

异构片上系统具有定制化满足应用的特异性需求特点,成为多个领域内的主流解决方案.但用户在异构片上系统上进行开发需要面对多种计算资源带来的程序错误,而不同异构片上系统构建统一的调试器框架也面临巨大的挑战.针对上述问题,本文提出了一种面向异构片上系统的调试器框架,该调试器框架设计了异构处理器调试器框架通用接口,开发者可以通过框架功能接口快速构建异构调试器.该框架功能丰富,通过线程切换实现了对异构多核程序的调试,也实现了异构程序性能分析等功能.该框架生成的调试器与传统硬件调试器相比,加载异构程序速度快,是读内存速率的5.5倍,是写内存速率的16.5倍,调试速度大大提高.

关键词：异构片上系统调试器异构调试多核调试性能分析

VS作为锂离子电池负极材料的第一性原理研究

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物理学报 2024年

作者：周斌肖事成王一楠张晓毓钟雪马丹戴赢范志强唐贵平长沙理工大学物理与电子科学学院

随着对锂离子电池(LIBs)性能要求的提高，研究开发锂离子电池的新型电极尤显重要。本文采用第一性原理计算研究二硫化钒(VS2)作为锂离子电池负极材料的可能性。计算结果表明：VS2具有金属性，费米能级附近的态密度主要来源于钒的3d轨道... 详细信息

随着对锂离子电池(LIBs)性能要求的提高，研究开发锂离子电池的新型电极尤显重要。本文采用第一性原理计算研究二硫化钒(VS2)作为锂离子电池负极材料的可能性。计算结果表明：VS2具有金属性，费米能级附近的态密度主要来源于钒的3d轨道及硫的3p轨道；Li在VS2单层中优先吸附钒(V)的顶位，Li在VS2表面具有非常好的扩散性，扩散势垒仅为0.20eV，低于石墨烯，表明Li能够较快的迁移，有利于LIB快速充电-放电过程；VS2机械性能良好，杨氏模量为96.82N/m，且吸附Li后的杨氏模量与泊松比都未减小，表明VS2在吸附Li以及Li离子扩散迁移过程中，刚性并不会降低；并且计算得到VS2的电池容量(466mAh/g)比石墨烯更高。研究表明VS2具有出色的导电性能和优异的机械刚性及较高的理论容量，是一种非常有前景的锂离子电池负极材料。

关键词：锂离子电池吸附能第一性原理

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一种Flash故障检测算法的设计与验证

微电子学与计算机 2024年

作者：唐俊龙杨晟熙邹望辉陈俊杰龚源浩长沙理工大学广东华芯微特集成电路有限公司

随着芯片制造工艺与逻辑复杂度的提升，对非易失性存储部件的要求越来越高. Flash存储部件由于高稳定性和性价比被广泛使用，且以IP形式集成到芯片内部，导致芯片原型样品测试时间成本和资源成本增加. 为降低芯片样品测试时间和提高检测... 详细信息

随着芯片制造工艺与逻辑复杂度的提升，对非易失性存储部件的要求越来越高. Flash存储部件由于高稳定性和性价比被广泛使用，且以IP形式集成到芯片内部，导致芯片原型样品测试时间成本和资源成本增加. 为降低芯片样品测试时间和提高检测Flash的故障覆盖率，本文提出一种新的Flash故障算法，通过对Flash存储器不同故障相同部分的敏化序列进行提取，提取内容替换部分March-like算法内容，再加入少量读写操作，达到符合所有故障敏化序列的要求，减少了算法步骤，使Flash存储单元通过自动测试设备(ATE)检测时，提高测试效率和所能探测的故障种类. 实验结果表明，该算法在存储器规格一致的情况下，比较于March-like pFlash和March-like算法，测试效率分别提高39%与52%，故障覆盖种类分别增加2到3种.

关键词： Flash故障检测 March-like算法 Flash故障敏化序列 ATE检测

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一种低功耗时钟树综合的寄存器聚类方法

湖南大学学报（自然科学版） 2023年第8期50卷 147-152页

作者：唐俊龙卢英龙戴超雄邹望辉李振涛长沙理工大学物理与电子科学学院湖南长沙410114 湖南毂梁微电子有限公司湖南长沙410003

随着集成电路制造工艺的进步与芯片集成度的提升,对于低功耗芯片的需求越来越大.时钟网络功耗占芯片总功耗的40%以上,优化时钟网络的功耗已成为高性能集成电路设计中最重要的目标之一.本文提出了一种新的寄存器聚类方法来生成时钟树的... 详细信息

随着集成电路制造工艺的进步与芯片集成度的提升,对于低功耗芯片的需求越来越大.时钟网络功耗占芯片总功耗的40%以上,优化时钟网络的功耗已成为高性能集成电路设计中最重要的目标之一.本文提出了一种新的寄存器聚类方法来生成时钟树的叶级拓扑结构,通过限制群组的扇出、负载和范围,对寄存器进行合理分组,减少了缓冲器的插入数目和总布线长度,有效降低时钟网络功耗.将该方法整合到传统的时钟树综合(CTS)流程中,在ISCAS89基准电路上测试并分析其有效性.实验结果表明,该寄存器聚类方法在不影响时钟树最大延时的情况下,有效减少了时钟网络20%以上的功率耗散和20%以上的时钟偏移.

关键词：低功耗电子时钟偏移寄存器聚类时钟树综合

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高岭石纳米矿物在光催化反应中的作用

硅酸盐学报 2022年第11期50卷 3061-3070页

作者：蒋登辉李成荆辉华宾峰杨华明长沙理工大学物理与电子科学学院柔性电子材料基因工程湖南省重点实验室长沙410114 湖南省产商品质量监督检验院长沙410116 中南大学资源加工与生物工程学院矿物材料及其应用湖南省重点实验室长沙410083 中国地质大学(武汉)纳米矿物材料及应用教育部工程研究中心武汉430074

高岭石广泛应用于光催化领域,其在光催化反应中的作用机制错综复杂。本工作从高岭石作为传统载体、功能性载体和光催化剂3个方面,综述了高岭石在光催化领域的研究进展,并系统阐述了高岭石结构与光化学性能之间的关系,对面临的问题和未... 详细信息

高岭石广泛应用于光催化领域,其在光催化反应中的作用机制错综复杂。本工作从高岭石作为传统载体、功能性载体和光催化剂3个方面,综述了高岭石在光催化领域的研究进展,并系统阐述了高岭石结构与光化学性能之间的关系,对面临的问题和未来发展趋势进行了总结和展望。

关键词：高岭石光催化杂铝硅酸盐非对称层结构

扶手椅型C_(3)B纳米带:结构稳定性、电子特性及调控效应

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物理学报 2023年第11期72卷 275-287页

作者：曹胜果韩佳凝李占海张振华长沙理工大学柔性电子材料基因工程湖南省重点实验室长沙410114

单层C_(3)B是典型的类石墨烯二维材料,已在实验上成功制备.采用密度泛函理论方法(DFT)研究了扶手椅型单层C_(3)B纳米带的结构稳定性、电子性质及物理调控效应,计算结果表明:对于裸边纳米带,如果带边缘全由C原子组成(AA型),则电子相为半... 详细信息

单层C_(3)B是典型的类石墨烯二维材料,已在实验上成功制备.采用密度泛函理论方法(DFT)研究了扶手椅型单层C_(3)B纳米带的结构稳定性、电子性质及物理调控效应,计算结果表明:对于裸边纳米带,如果带边缘全由C原子组成(AA型),则电子相为半导体;两个带边缘均由C与B原子混合组成时(BB型),则纳米带的电子相为金属;而纳米带的一边由C原子组成、另一边由B与C原子混合构成(AB型),则纳米带的电子相为金属.这说明纳米带边缘的B原子对于纳米带成为金属或半导体起决定作用.而对于H端接的纳米带,它们全部为直接或间接带隙半导体.H端接的纳米带载流子迁移率一般比裸边纳米带低,这与它们较大的有效质量及较高的形变势有密切关系.同时发现半导体性质的纳米带对物理调控非常敏感,特别是在压应变和外电场作用下,纳米带的带隙明显变小,这有利于对光能的吸收和研发光学器件.

关键词： C3B纳米带结构稳定性电子性质载流子迁移率物理调控