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一种适用于太赫兹雷达的低噪声模拟基带设计

微电子学 2024年

作者：赵丰崔智慧张润曦石春琦华东师范大学微电子电路与系统研究所

本文基于22 nm CMOS工艺，提出了一种适用于太赫兹FMCW雷达收发机的低噪声模拟基带电路（ABB）。由于工作在超高频段的太赫兹收发机射频前端增益低下，传统模拟基带电路构成无法有效满足其低噪声的需求。本设计采用在可编程滤波器前放... 详细信息

本文基于22 nm CMOS工艺，提出了一种适用于太赫兹FMCW雷达收发机的低噪声模拟基带电路（ABB）。由于工作在超高频段的太赫兹收发机射频前端增益低下，传统模拟基带电路构成无法有效满足其低噪声的需求。本设计采用在可编程滤波器前放置噪声抵消型低噪声放大器的新型模拟基带设计方法，有效降低了电路整体噪声系数。模拟基带电路内置混合式自动增益控制（AGC）环路，可提供高达70dB的增益调谐范围。后仿真结果表明：在1.8V电源电压下，模拟基带电路在72.19 dB增益时，160kHz和800kHz处电路噪声系数分别仅为6.7dB和4.14dB，相比于未加入LNA时分别降低约11dB和3dB，AGC环路可实现71.88dB的自动增益调谐范围；基带电路整体功耗为13.75mW。

关键词：模拟基带(ABB) 自动增益控制(AGC) 低噪声放大器(LNA) 太赫兹雷达收发机

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一种用于生物医疗的超低功耗唤醒发射机

微电子学 2024年

作者：肖尧吴晓媛洪江湖石春琦张润曦华东师范大学微电子电路与系统研究所

本文提出了一种应用于生物医疗的ISM频段910 MHz超低功耗唤醒发射机，具有超高能效和高鲁棒性的特点。唤醒发射机采用本振和数字功率放大器实现OOK调制。本振采用晶体振荡器注入锁定数控环形振荡器，经边缘组合器多相组合产生输出信号... 详细信息

本文提出了一种应用于生物医疗的ISM频段910 MHz超低功耗唤醒发射机，具有超高能效和高鲁棒性的特点。唤醒发射机采用本振和数字功率放大器实现OOK调制。本振采用晶体振荡器注入锁定数控环形振荡器，经边缘组合器多相组合产生输出信号。通过啁啾注入，加快晶振电路起振速度，优化唤醒发射机的工作时序，提高发射效率。此外，通过提高注入锁定环形振荡器的抗电源敏感性、抗温度敏感性和抗工艺角波动能力，增强发射机鲁棒性。芯片采用40 nm CMOS工艺设计，面积为0.154 mm2，在1.1 V电源电压下，输出功率为-16 dBm时，发射机的功耗为830 μW，实现了15.9 pJ/bit的能量发射效率。

关键词：超低功耗发射机高能量效率 OOK 注入锁定高鲁棒性数字功率放大器

一种宽负载电流范围的高效率A-COT BUCK DC-DC设计

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微电子学与计算机 2024年

作者：马骏骑周晓笛黄磊磊张润曦石春琦华东师范大学微电子电路与系统研究所

提出了一种基于自适应恒定导通时间(Adaptive constant-on-time，A-COT)的Buck DC-DC芯片，在0.001-2A的宽负载电流范围内实现了高效率。对于大负载，引入栅压自举电路，采用NMOS作为高边(High Side，HS)开关，以减少导通损耗。随着负... 详细信息

提出了一种基于自适应恒定导通时间(Adaptive constant-on-time，A-COT)的Buck DC-DC芯片，在0.001-2A的宽负载电流范围内实现了高效率。对于大负载，引入栅压自举电路，采用NMOS作为高边(High Side，HS)开关，以减少导通损耗。随着负载电流的减小，电路自动过渡到离散导通模式(Discrete Conduction Mode， DCM)，由过零检测电路(Zero-crossing Detection， ZCD)控制，降低开关频率和开关损耗。极轻载时，电路进入低功率模式(Low-power Mode， LPM)，减小控制电路的静态电流，使静态损耗最小化。为提高输出电压精度和电路稳定性，采用了Ⅲ型补偿电路，提高环路增益和相位裕度。本文提出的DC-DC变换器效率峰值达到92.38%，在1mA负载下效率高达86.8%，在0.001-2A的整个负载范围内效率均优于84.5%。

关键词：自适应恒定导通时间 DC-DC转换器宽负载范围高效率

基于相位同步动力学重构网络单纯复形的相互作用

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物理学报 2024年第12期73卷 78-88页

作者：罗恺明管曙光邹勇华东师范大学物理与电子科学学院上海200241

复杂网络的高阶相互作用,如单纯复形和超边等,已经成为了研究的热点.本文提出一种基于节点同步动力学的特性来重构网络的单纯复形结构的新方法.通过分析Kuramoto-Sakaguchi模型中节点相位的时间序列同步性,建立了网络拓扑结构的解析描述... 详细信息

复杂网络的高阶相互作用,如单纯复形和超边等,已经成为了研究的热点.本文提出一种基于节点同步动力学的特性来重构网络的单纯复形结构的新方法.通过分析Kuramoto-Sakaguchi模型中节点相位的时间序列同步性,建立了网络拓扑结构的解析描述,实现了对网络结构的精确辨识.该方法的核心在于,运用理论手段推导得到了拉普拉斯矩阵与线性化Kuramoto-Sakaguchi系统相位之间的解析联系.这一联系不仅具有强大的普适性,而且能够有效地应用于识别包含任意阶单纯复形相互作用的网络结构.本文的研究进一步表明,这种解析关系能够用于鉴别网络中的对称节点,并且通过数值模拟证实了间接相互作用节点之间发生遥同步的现象与网络结构的对称性有着密切的联系.这些发现为深入理解网络的结构特性和动力学行为提供了新的理论工具和视角.

关键词：复杂网络单纯复形相位同步高阶相互作用

A位La/Sr共掺杂PbZrO3薄膜的制备及储能特性优化

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无机材料学报 2024年第9期39卷 1022-1028页

作者：沈浩陈倩倩周渤翔唐晓东张媛媛华东师范大学电子科学系极化材料与器件教育部重点实验室华东师范大学重庆研究院

反铁电材料凭借超高的功率密度,在电介质能量存储领域具有极高的研究热度。锆酸铅（Pb Zr O3,PZO）是反铁电材料的典型代表,也是研究最为广泛的反铁电材料之一。如何提升PZO基材料的储能性能是目前的研究重点。本工作在La3+掺杂PZO的基... 详细信息

反铁电材料凭借超高的功率密度,在电介质能量存储领域具有极高的研究热度。锆酸铅（Pb Zr O3,PZO）是反铁电材料的典型代表,也是研究最为广泛的反铁电材料之一。如何提升PZO基材料的储能性能是目前的研究重点。本工作在La3+掺杂PZO的基础上,进一步将小半径的Sr2+掺入到PZO钙钛矿结构的A位,实现了PZO基反铁电薄膜储能性能的进一步提升。采用溶胶-凝胶法制备了A位La/Sr共掺杂Pb0.94–xLa0.04SrxZr O3（Sr-PLZ-x,x=0,0.03,0.06,0.09,0.12）反铁电薄膜,系统研究了不同Sr2+掺杂量对Sr-PLZ-x反铁电薄膜的晶体结构,以及铁电性能、储能性能和疲劳性能等的影响。结果表明：随着Sr2+掺杂量x的增加,Sr-PLZ-x薄膜的晶格常数不断减小,薄膜的饱和极化强度先略有增加并保持,后逐渐降低。同时,Sr-PLZ-x薄膜的容忍因子逐步降低,转折电场不断增大,反铁电性逐渐增强,击穿场强有所提高,储能性能得到提高。在x=0.03时,Sr-PLZ-x反铁电薄膜的储能密度和储能效率分别达到31.7 J/cm3和71%,储能性能最优。同时掺入Sr2+也使得Sr-PLZ-x反铁电薄膜的疲劳性能进一步优化,其中x=0.12组分薄膜样品在经历了10～7次循环后,储能密度和储能效率仅有3.4%和2.7%的衰减。综上所述,A位La/Sr共掺杂可有效提高PZO基反铁电薄膜的储能性能。

关键词：元素掺杂锆酸铅反铁电储能

A位La/Sr共掺杂PbZrO薄膜的制备及储能特性优化

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无机材料学报 2024年 1022-1028页

作者：沈浩陈倩倩周渤翔唐晓东张媛媛华东师范大学电子科学系极化材料与器件教育部重点实验室华东师范大学重庆研究院

反铁电材料凭借超高的功率密度,在电介质能量存储领域具有极高的研究热度。锆酸铅（PbZrO3,PZO）是反铁电材料的典型代表,也是研究最为广泛的反铁电材料之一。如何提升PZO基材料的储能性能是目前的研究重点。本工作在La3+掺杂PZO的基础... 详细信息

反铁电材料凭借超高的功率密度,在电介质能量存储领域具有极高的研究热度。锆酸铅（PbZrO3,PZO）是反铁电材料的典型代表,也是研究最为广泛的反铁电材料之一。如何提升PZO基材料的储能性能是目前的研究重点。本工作在La3+掺杂PZO的基础上,进一步将小半径的Sr2+掺入到PZO钙钛矿结构的A位,实现了PZO基反铁电薄膜储能性能的进一步提升。采用溶胶-凝胶法制备了A位La/Sr共掺杂Pb0.94–xLa0.04SrxZrO3（Sr-PLZ-x,x=0,0.03,0.06,0.09,0.12）反铁电薄膜,系统研究了不同Sr2+掺杂量对Sr-PLZ-x反铁电薄膜的晶体结构,以及铁电性能、储能性能和疲劳性能等的影响。结果表明：随着Sr2+掺杂量x的增加,Sr-PLZ-x薄膜的晶格常数不断减小,薄膜的饱和极化强度先略有增加并保持,后逐渐降低。同时,Sr-PLZ-x薄膜的容忍因子逐步降低,转折电场不断增大,反铁电性逐渐增强,击穿场强有所提高,储能性能得到提高。在x=0.03时,Sr-PLZ-x反铁电薄膜的储能密度和储能效率分别达到31.7 J/cm3和71%,储能性能最优。同时掺入Sr2+也使得Sr-PLZ-x反铁电薄膜的疲劳性能进一步优化,其中x=0.12组分薄膜样品在经历了10～7次循环后,储能密度和储能效率仅有3.4%和2.7%的衰减。综上所述,A位La/Sr共掺杂可有效提高PZO基反铁电薄膜的储能性能。

关键词：元素掺杂锆酸铅反铁电储能

Au(111)表面WS_(2)成核控制的理论研究

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物理学报 2024年第13期73卷 111-120页

作者：胡艺山袁清红华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室上海200241

二维二硫化钨(WS_(2))作为一种具有层依赖的电子和光电特性的半导体材料,在光电器件领域展现出极具潜力的应用前景.当前,晶圆级单层WS_(2)薄膜的制备是推动其在先进晶体管和集成电路中应用的关键挑战.化学气相沉积(CVD)能够实现大尺寸... 详细信息

二维二硫化钨(WS_(2))作为一种具有层依赖的电子和光电特性的半导体材料,在光电器件领域展现出极具潜力的应用前景.当前,晶圆级单层WS_(2)薄膜的制备是推动其在先进晶体管和集成电路中应用的关键挑战.化学气相沉积(CVD)能够实现大尺寸、高质量的单层WS_(2)薄膜合成,但其生长过程的复杂性导致了WS_(2)生长效率低,质量参差不齐.为指导实验上减少WS_(2)晶界,提高薄膜质量以增强其电子性能和机械稳定性,本文基于第一性原理的理论计算,深入探讨了WS_(2)在CVD生长过程中的成核机制.通过引入化学势这一变量,分析了不同实验条件下WS_(2)的生长能量曲线,发现调整前驱体钨源和硫源的温度或压强能有效控制WS_(2)的成核速率.特别是当钨源温度为1250 K时,成核速率达到最大,而提高硫源温度或降低硫源压强则能降低成核速率,从而提高单层WS_(2)的结晶度和均匀性.这些理论计算结果为实验中根据需求精确调整成核速率提供了坚实的理论依据,并为如何通过优化实验参数来提高单层WS_(2)薄膜的结晶度和均匀性提供了理论指导,有望推动WS_(2)材料在各类高性能电子器件中的应用发展,对未来材料科学和工业应用具有重要意义.

关键词：第一性原理计算生长机制化学气相沉积二维二硫化钨

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三维电极生物膜反应器强化降解四溴双酚A的研究

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三维电极生物膜反应器强化降解四溴双酚A的研究

作者：李嘉诚华东师范大学

学位级别：硕士

四溴双酚A（TBBPA）是世界上应用最为广泛的溴代阻燃剂之一。近年来,随着TBBPA的大量使用,环境水体中不断检出TBBPA残留,对公众健康产生威胁。TBBPA分子结构稳定,是一类典型的难降解有机污染物。目前,厌氧生物还原是降解水中TBBPA使用... 详细信息

四溴双酚A（TBBPA）是世界上应用最为广泛的溴代阻燃剂之一。近年来,随着TBBPA的大量使用,环境水体中不断检出TBBPA残留,对公众健康产生威胁。TBBPA分子结构稳定,是一类典型的难降解有机污染物。目前,厌氧生物还原是降解水中TBBPA使用较多的方法,但降解周期相对较长,对TBBPA的降解不够彻底。因此,亟需开发高效的生物降解技术强化处理TBBPA废水。三维电极生物膜反应器（3D-BERs）是一种协同电化学与生物膜技术的新型水处理技术,适合于处理难降解有机污染物。本研究开发了新型3D-BERs,采用纳米杂化技术在颗粒活性炭填料表面构建α-FeO与微生物自组装形成的杂化生物膜（SAHB）,开展对TBBPA强化降解的研究。分别构建了2组通电的3D-BERs（R1、R2）和2组不通电的生物膜反应器3D-BRs（R3、R4）。在各反应器的颗粒活性炭填料表面培育了不同生物膜,其中R1为通电的电活性生物膜,R2为通电的SAHB,R3为无电的SAHB,R4为自然形成的生物膜。通过连续流运行,评估不同工艺条件下3D-BERs对TBBPA的降解效果。通过分析生物膜性质、关键酶活性、微生物种群结构,系统探究了3D-BERs强化降解TBBPA的作用机制。主要得出以下结论:（1）分别考察了电流强度、水力停留时间（HRT）以及共代谢基质乙酸钠浓度对3D-BERs降解TBBPA性能的影响。结果表明,提高电流强度有助于TBBPA的去除。当电流强度为1 m A时,R1、R2对TBBPA的去除率为78.85%和79.86%。当电流强度增加到3 m A时,R1、R2对TBBPA的去除率提高至80.50%和82.29%。当进一步增加电流强度至5 m A时,R1、R2对TBBPA的去除率提高至85.66%和88.37%;延长水力停留时间（HRT）有助于TBBPA的去除。当HRT为8 h时,R1、R2对TBBPA的去除率为71.99%和73.83%。当HRT延长至10 h时,R1、R2对TBBPA的去除率提高至77.83%和79.89%。当HRT进一步延长至12 h时,R1、R2对TBBPA的去除率达到了85.66%和88.37%;随着共代谢基质乙酸钠浓度的提升,TBBPA去除效率先增加后下降。当乙酸钠浓度为10 mg/L时,R1、R2对TBBPA的去除率为70.26%和72.47%。当乙酸钠浓度增加到20 mg/L时,R1、R2对TBBPA的去除率提高至85.66%和88.37%。当乙酸钠浓度进一步增加至40 mg/L时,R1、R2对TBBPA的去除率反而下降至74.22%和76.61%。（2）通过连续流运行,优化了3D-BERs的工艺运行条件。当电流强度为5m A,HRT为12 h,乙酸钠浓度为20 mg/L时,R2对TBBPA和COD的平均去除率分别为88.37%和42.95%,高于仅通电的R1（85.66%和42.76%）。R2中SAHB的微生物数量比R1生物膜提高了61.22%;R2中SAHB的电子传递系统活性（ETSA）比R1生物膜提高了15.52%。因此,纳米杂化技术不仅有助于在3D-BERs的颗粒活性炭填料表面形成生物膜,还可以提高生物膜的电子传递速率,从而提高对TBBPA的降解效果。微生物分析结果显示,R2中的SAHB富集了能够降解TBBPA的Hydrogenophaga以及Hyphomicrobium等菌属,可能有助于强化对TBBPA的降解效果。（3）施加电场有利于提高对TBBPA的降解效率,R1对TBBPA和COD的平均去除率分别为85.66%和42.76%,高于不通电的R4（78.37%和40.67%）。与R4相比,R1中的微生物数量提升了137%,生物膜EPS中的多糖和蛋白质含量分别提升了55.92%和31.92%;与TBBPA降解相关的脱氢酶和脱卤酶活性分别提升了14.73%和13.19%;ETSA提升了21.58%。此外,在通电的R1与R2中,除了TBBPA微生物还原脱溴的降解路径外,还存在着TBBPA异丙基断裂的降解路径,可能与电化学作用相关。（4）TBBPA在填充载有SAHB的3D-BERs中的降解机理复杂,其中物理吸附、电化学与微生物对TBBPA的去除贡献占比分别为36.40%、19.92%、43.65%,电化学和微生物的协同作用促进了反应器中TBBPA的降解。此外,乙酸钠以及SAHB对TBBPA的生物降解过程有正向的贡献。本研究构建了可处理高浓度TBBPA模拟废水的3D-BERs,并通过纳米杂化技术在颗粒活性炭填料表面培养SAHB,提高对TBBPA的降解效果。研究结果对开发TBBPA废水强化降解技术提供理论和技术指导。

关键词：四溴双酚A(TBBPA) 三维电极生物膜反应器(3D-BERs) 纳米α-Fe2O3 自组装杂化生物膜(SAHB)

Q公司车用事业部产能提升研究 ——基于精益六西格玛理论

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Q公司车用事业部产能提升研究 ——基于精益六西格玛理论

作者：刘海虎华东师范大学

学位级别：硕士

目前中国经济的各个组成的产业中,制造业占着至关重要的地位。2010年,中国的制造业首次超越了美国,并且连续多年独占鳌头。“中国制造”一举成为了耳熟能详的流行用语,中国一举成为了实至名归的制造业的大国。在众多的制造业分类中,汽... 详细信息

目前中国经济的各个组成的产业中,制造业占着至关重要的地位。2010年,中国的制造业首次超越了美国,并且连续多年独占鳌头。“中国制造”一举成为了耳熟能详的流行用语,中国一举成为了实至名归的制造业的大国。在众多的制造业分类中,汽车工业一直代表着制造业的先进技术。随着新能源汽车的异军突起。尤其新能源汽车在中国市场的飞速发展。近年来,汽车电子行业受此影响,也呈现出一番欣欣向荣的景象。机遇和威胁向来是相辅相成的存在。汽车电子行业受市场的影响。产品形态趋于少量多样的模式,且客户的订单准时交付,也变得相当重要。因此要求企业应该从自身的实际情况出发,寻求探索符合自身特点且具有竞争力的管理方法,建立科学高效的生产管理系统。能应对客户的需求,做出快速反应,高效及高品质的满足客户的需求。以彰显自身的综合竞争力,从而提升客户满意度,在市场竞争中勇立潮头。本文针对Q公司的车用事业部在面临客户订单增加,现有产能无法满足客户订单需求的情况,运用精益六西格玛方法,研究如何发现Q公司流水线瓶颈并加以改进。其基本思路是:Q公司成立精益六西格玛小组,使用精益六西格玛的方法,分析在当下生产模式下如何运用较小的投资来解决提高产能问题。其基本步骤是:Q公司车用事业部精益六西格玛改善小组运用线平衡的手法,找出影响产能不足的原因——SMT(前段)制程中存在瓶颈站别;后段制程中存在的瓶颈站别;在此基础上,运用精益六西格玛的手法针对各段制程中的瓶颈站提供解决方案。并且在方案导入后的制程进行关键参数的验证。从根本上解决了所面临的问题。本文提出的流水线改善方案已经在公司得到实施,取得了预期的效果,满足了客户订单大幅度增加的需求,提升了客户满意度。希望本文的研究方法能够对其他公司类似问题的解决提供参考。

关键词：精益六西格玛汽车电子需求增加现有产能欠缺