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纳米器件空间辐射效应机理和模拟试验技术研究进展

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科学通报 2018年第13期63卷 1211-1222页

作者：陈伟刘杰马晓华郭刚赵元富郭晓强罗尹虹姚志斌丁李利王晨辉陈荣梅何宝平赵雯张凤祁马武英翟鹏飞王祖军刘天奇郭红霞刘建德杨海亮胡培培丛培天李宗臻西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024 中国科学院近代物理研究所兰州730000 西安电子科技大学微电子学院西安710126 中国原子能研究院抗辐照应用技术创新中心北京102413 北京微电子技术研究所北京100076 清华大学工程物理系北京100084

电子器件空间辐射效应是影响航天器在轨长期可靠运行的重要因素之一,一直是国际上抗辐射加固技术领域研究的热点和难点.高可靠、高集成度、高性能、低功耗、低成本是未来新一代先进电子系统发展的必然要求,采用更高性能的抗辐射加固纳... 详细信息

电子器件空间辐射效应是影响航天器在轨长期可靠运行的重要因素之一,一直是国际上抗辐射加固技术领域研究的热点和难点.高可靠、高集成度、高性能、低功耗、低成本是未来新一代先进电子系统发展的必然要求,采用更高性能的抗辐射加固纳米器件是必然的趋势.本文在深入调研国内外研究现状的基础上,分析了纳米器件辐射效应面临的新问题.纳米工艺存在着很多不同于大尺寸工艺的特点,沟道长度缩小到十几个纳米,栅氧化层等效厚度小于1 nm.在工艺上引入了纵向逆掺杂阱或横向晕环掺杂技术,以降低栅极诱导漏极漏电效应;在材料上引入了多元半导体材料、应变硅、锗硅、高k栅介质、金属栅极等,以降低器件功耗;在结构上引入了三维Fin FET结构,以增强栅的控制能力.这种趋于物理极限的工艺特点、新材料和新结构的采用产生了许多新的辐射效应现象和机制,模拟试验技术更加复杂,给抗辐射加固技术研究带来了新的挑战.本文综述了纳米器件辐射效应的研究现状和趋势,重点针对28 nm及以下特征工艺纳米器件辐射效应研究及模拟试验的需求,提出了需要研究的科学问题和关键技术,希望能为纳米器件抗辐射加固与空间应用提供参考.

关键词：纳米器件空间辐射效应抗辐射加固模拟试验

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纳米器件的分子动力学模拟

物理化学学报 2013年第9期29卷 1931-1936页

作者：孙玮张晋江赵健伟南京大学化学化工学院生命分析国家重点实验室南京210008

分子动力学广泛应用于分子体系,但受限于计算能力,一般难以用于纳米器件的研究.本文采用自主开发的超大规模分子动力学仿真程序(NanoMD),构建了原子级的纳米齿轮模型,并以此为代表实现了对具有高速转动特性的纳米器件的模拟.通过位错和... 详细信息

分子动力学广泛应用于分子体系,但受限于计算能力,一般难以用于纳米器件的研究.本文采用自主开发的超大规模分子动力学仿真程序(NanoMD),构建了原子级的纳米齿轮模型,并以此为代表实现了对具有高速转动特性的纳米器件的模拟.通过位错和缺陷分析,确定了纳米器件在高速转动过程中的应力分布以及失效机制,并明确了以极限弹性转速为依据的材料强度衡量模式.研究发现纳米器件在极限转速方面存在明显的尺寸效应:随着器件直径的减小而单调增大,随着轴径的缩小而先增大后减小.

关键词：纳米器件纳米齿轮分子动力学模拟极限转速尺寸效应

基于二硒化铂新型纳米器件高各向异性输运研究

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有色金属科学与工程 2023年第3期14卷 347-354页

作者：李燕董先声刘国港廖健陈铜江西理工大学能源与机械工程学院新能源材料计算模拟中心南昌330013

低维材料是发展新一代电子技术和纳米器件的关键。低维二硒化铂(PtSe_(2))材料因具有制备方法简单、稳定性高、载流子迁移率高等优点而备受关注,被视为最有希望的电子器件候选材料之一。本研究采用密度泛函理论和非平衡格林函数相结合... 详细信息

低维材料是发展新一代电子技术和纳米器件的关键。低维二硒化铂(PtSe_(2))材料因具有制备方法简单、稳定性高、载流子迁移率高等优点而备受关注,被视为最有希望的电子器件候选材料之一。本研究采用密度泛函理论和非平衡格林函数相结合的第一性原理方法研究了低维PtSe_(2)材料的电子结构和输运性质,并沿不同的边界计算锯齿型和扶手椅型PtSe_(2)纳米带。结果表明,不同的条带宽度对锯齿型边界下的PtSe_(2)影响很小,其能带结构均为金属性;扶手椅型边界下表现出奇偶特性。同时,不同边界的PtSe_(2)纳米器件具有高各向异性,其中,锯齿型边界的PtSe_(2)纳米器件有更高的电流,并且表现出负微分电阻效应。

关键词：二硒化铂低维材料纳米器件

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对四端忆阻器的建模及其电路仿真

计算机辅助设计与图形学学报 2021年第7期33卷 1126-1131页

作者：张章魏亚东葛志恒闫林曾剑敏刘钢合肥工业大学电子科学与应用物理学院合肥230009 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

在传统二端忆阻器的理论基础上,提出了一种四端忆阻器的模型.该器件的4个端口分别对应于MOS场效应晶体管的栅、源、漏和衬底4个极,可以代替数字电路中的MOS晶体管实现电路功能.利用Verilog-A对该模型的电学特性进行了描述,在Hspice软件... 详细信息

在传统二端忆阻器的理论基础上,提出了一种四端忆阻器的模型.该器件的4个端口分别对应于MOS场效应晶体管的栅、源、漏和衬底4个极,可以代替数字电路中的MOS晶体管实现电路功能.利用Verilog-A对该模型的电学特性进行了描述,在Hspice软件环境中利用该模型构建了与非、或非等逻辑电路以及1 bit数据的1R-1R随机存取电路,并搭建外围电路对其进行了功能验证,在仿真层面实现了四端忆阻器在数字电路方面的简单应用,实验结果符合预期.作为一种纳米器件,与MOS晶体管相比,四端忆阻器的尺寸更小、功耗更低.在CMOS工艺尺寸渐渐趋于极限的今天,对四端忆阻器的应用是一个具有一定合理性的发展方向.

关键词：四端忆阻器逻辑电路随机存取电路纳米器件低功耗

基于3d元素掺杂的石墨二炔分子传感材料性能调控

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物理化学学报 2018年第9期34卷 1061-1073页

作者：陈熙张胜利西安电子科技大学物理与光电工程学院应用物理系西安710071 西安交通大学理学院应用物理系西安710049 西安交通大学物质非平衡合成与调控教育部重点实验室西安710049

二维碳材料因其独特的性质成为凝聚态物理、纳米电子学、生物医药等领域的前沿研究热点。石墨二炔具有天然的半导体特性及独特的大孔网状结构,在纳米电子器件和生物传感方面比石墨烯更具优势。本文使用第一性原理计算研究了单层石墨二... 详细信息

二维碳材料因其独特的性质成为凝聚态物理、纳米电子学、生物医药等领域的前沿研究热点。石墨二炔具有天然的半导体特性及独特的大孔网状结构,在纳米电子器件和生物传感方面比石墨烯更具优势。本文使用第一性原理计算研究了单层石墨二炔的纳米带电子输运性质和及石墨二炔对小分子的吸附。我们考虑用掺杂3d金属原子的方法来增强对分子的吸附力。选择在石墨二炔表面吸附能较大的钪(Sc)、钛(Ti)原子,确定石墨二炔表面Sc、Ti单原子在室温下的稳定性,研究了Sc、Ti掺杂石墨二炔用于分子检测的潜在可能。从能带、载流子浓度等方面全面探讨了Sc、Ti掺杂石墨二炔对甲醛分子(HCHO)的响应。又进一步研究了石墨二炔与氨基酸分子间相互作用,发现色散力在相互作用中占主导地位。研究了吸附氨基酸对石墨二炔电子输运的影响,探讨石墨二炔在生物传感方面的潜在应用。

关键词：石墨炔二维材料电子输运纳米器件

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纳米粒子的精准组装

物理化学学报 2020年第9期36卷 44-62页

作者：李凯旋张泰隆李会增李明珠宋延林中国科学院化学研究所绿色印刷实验室北京100190 中国科学院大学化学与化工学院北京100049 郑州大学材料科学与工程学院郑州450001

纳米材料由于其独特的光、电、磁、力学等性质,成为了构建功能材料与器件的理想基元。实现纳米粒子的精确组装,是探究粒子之间的耦合聚集性质和制备宏观功能器件的基础。但是由于纳米粒子的小尺寸以及在溶液中运动的随机性与复杂性,精... 详细信息

纳米材料由于其独特的光、电、磁、力学等性质,成为了构建功能材料与器件的理想基元。实现纳米粒子的精确组装,是探究粒子之间的耦合聚集性质和制备宏观功能器件的基础。但是由于纳米粒子的小尺寸以及在溶液中运动的随机性与复杂性,精准控制纳米粒子组装体的形貌以及在空间中的相对位置仍存在巨大挑战。为了将纳米粒子组装成理想的有序结构,许多控制粒子组装的策略与方法得到发展。本文首先概述了纳米粒子自组装的控制方法与典型形貌,着重分析了影响粒子精准排布的因素与控制方法,并对纳米粒子及其组装体的光学性质与器件应用的最新研究进展进行了讨论,最后对目前纳米粒子精准组装所面临的挑战以及未来发展的方向进行了展望。

关键词：纳米粒子精准组装理想结构耦合纳米器件

不同孪晶界密度银纳米线拉伸形变行为的分子动力学模拟

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物理化学学报 2014年第11期30卷 2015-2023页

作者：孙倩杨熊博高亚军赵健伟南京大学化学化工学院生命分析国家重点实验室南京210008

采用分子动力学方法模拟了不同孪晶界密度银纳米线的拉伸形变行为,分析了孪晶界密度对多晶银纳米线屈服强度、弹性模量和塑性变形机理的影响.在弹性形变区域,孪晶界的存在对杨氏模量变化的作用不明显.在塑性形变阶段,首先从表面边缘开... 详细信息

采用分子动力学方法模拟了不同孪晶界密度银纳米线的拉伸形变行为,分析了孪晶界密度对多晶银纳米线屈服强度、弹性模量和塑性变形机理的影响.在弹性形变区域,孪晶界的存在对杨氏模量变化的作用不明显.在塑性形变阶段,首先从表面边缘开始产生位错成核,然后延伸并受阻于孪晶界.在进一步拉伸载荷作用下,孪晶界将作为位错源产生新的位错.模拟结果表明,银纳米线的强度与孪晶界和晶粒的尺寸有关.孪晶界密度较小(即晶粒的长径比大于1)时,此纳米线的屈服应力比单晶纳米线还要小,只有当孪晶界密度较大时(即晶粒的长径比小于1),孪晶界使得纳米线得到强化.综合分析了孪晶界和晶粒尺寸对银纳米线的影响,为构建高强度金属纳米线打下基础.最后讨论了温度和拉伸速度对孪晶纳米线屈服应力所产生的影响,随着温度的升高,孪晶纳米线与单晶纳米线的屈服应力差先升高后趋于稳定;当拉伸速度逐渐增大,孪晶纳米线与单晶纳米线的屈服应力差先稳定后增大.

关键词：银纳米线孪晶界单轴拉伸分子动力学模拟纳米器件长径比

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纳米器件的散粒噪声检测方法研究

电子技术应用 2016年第9期42卷 32-35页

作者：陈晓娟车小磊吴洁长春理工大学电子信息工程学院吉林长春130022 东北电力大学信息工程学院吉林吉林132012 北华大学电气信息工程学院吉林吉林132013

针对纳米器件散粒噪声信号去噪方法的不足,利用散粒噪声信号在不同状态下的方差特性,提出了一种改进的经验模态分解算法(EMD)。该算法根据信号固有模态函数(IMFs)方差最大值与对应层数的关系自适应地选择需要处理的IMF层数,并与传统平... 详细信息

针对纳米器件散粒噪声信号去噪方法的不足,利用散粒噪声信号在不同状态下的方差特性,提出了一种改进的经验模态分解算法(EMD)。该算法根据信号固有模态函数(IMFs)方差最大值与对应层数的关系自适应地选择需要处理的IMF层数,并与传统平均算法相结合提取了散粒噪声信号。实验结果表明:在不同程度(≥-3.92 d B)低频噪声环境下,与传统的EMD硬性去噪等方法比较可知,其信噪比提高了5.4 d B^7.0 d B,均方误差降低了36%以上,该方法有效地去除了低频噪声,提高了散粒噪声检测的有效性。

关键词：纳米器件散粒噪声 EMD 平均算法

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纳米器件对叶蛋白提取的影响

生物技术通报 2012年第4期28卷 98-102页

作者：罗芳熊劲松谢致平中山大学生命科学学院植物与微生物互作分子机制实验室广州510006

从植物中提取蛋白质包括机械破碎和离心等一系列步骤,蛋白质在提取液中的溶解度直接影响蛋白提取率和产量。结果表明,用纳米器件处理过的提取液能显著提高叶蛋白的提取率,提升幅度为10%-30%。利用正交试验研究不同提取条件下纳米器件对... 详细信息

从植物中提取蛋白质包括机械破碎和离心等一系列步骤,蛋白质在提取液中的溶解度直接影响蛋白提取率和产量。结果表明,用纳米器件处理过的提取液能显著提高叶蛋白的提取率,提升幅度为10%-30%。利用正交试验研究不同提取条件下纳米器件对蛋白可溶性的影响,结果显示浸泡时长(纳米器件浸泡在提取液中的时长)是最关键的已测因素。此外,植物样品的破碎程度也是影响叶蛋白提取率的关键因素之一。

关键词：纳米器件叶蛋白提取率可溶性