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等离子体增强原子层沉积AlN外延单晶GaN研究

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无机材料学报 2024年第5期39卷 547-553页

作者：卢灏许晟瑞黄永陈兴徐爽刘旭王心颢高源张雅超段小玲张进成郝跃西安电子科技大学微电子学院西安710071 西安电子科技大学芜湖研究院先进微电子器件研究中心芜湖241000

氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料,具有较大的禁带宽度,较高的击穿电场强度、电子迁移率、热导系数以及直接带隙等优异特性,被广泛应用于电子器件和光电子器件中。由于与衬底的失配问题,早期工艺制备GaN材料难以获得高质量单晶GaN薄膜... 详细信息

氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料,具有较大的禁带宽度,较高的击穿电场强度、电子迁移率、热导系数以及直接带隙等优异特性,被广泛应用于电子器件和光电子器件中。由于与衬底的失配问题,早期工艺制备GaN材料难以获得高质量单晶GaN薄膜。直到采用两步生长法,即先在衬底上低温生长氮化铝(AlN)成核层,再高温生长GaN,才极大地提高了GaN材料的质量。目前用于制备AlN成核层的方法有磁控溅射以及分子束外延等,为了进一步提高GaN晶体质量,本研究提出在两英寸c面蓝宝石衬底上使用等离子体增强原子层沉积(Plasma-enhanced Atomic Layer Deposition,PEALD)方法制备AlN成核层来外延GaN。相比于磁控溅射方法,PEALD方法制备AlN的晶体质量更好;相比于分子束外延方法,PEALD方法的工艺简单、成本低且产量大。沉积AlN的表征结果表明,AlN沉积速率为0.1 nm/cycle,并且AlN薄膜具有随其厚度变化而变化的岛状形貌。外延GaN表征结果表明,当沉积厚度为20.8 nm的AlN时,GaN外延层的表面最平整,均方根粗糙度为0.272 nm,同时具有最好的光学特性以及最低的位错密度。本研究提出了在PEALD制备的AlN上外延单晶GaN的新方法,沉积20.8 nm的AlN有利于外延高质量的GaN薄膜,可以用于制备高电子迁移率晶体管及发光二极管。

关键词： GaN AlN 等离子体增强原子层沉积成核层外延

MXenes及其复合物的太赫兹电磁屏蔽与吸收

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无机材料学报 2024年第2期39卷 129-144页

作者：万胡杰肖旭电子科技大学物理学院电子薄膜与集成器件全国重点实验室成都611731 电子科技大学电子科学与工程学院成都611731

开发新型低维材料在太赫兹电磁屏蔽与吸收领域的应用是一个极为重要的研究方向,低维材料以其独特的电学、力学与电磁响应而有望创造出更加高效的电磁屏蔽与吸收方案。二维过渡金属碳化物、氮化物与碳氮化合物MXenes在低频波段已经展示... 详细信息

开发新型低维材料在太赫兹电磁屏蔽与吸收领域的应用是一个极为重要的研究方向,低维材料以其独特的电学、力学与电磁响应而有望创造出更加高效的电磁屏蔽与吸收方案。二维过渡金属碳化物、氮化物与碳氮化合物MXenes在低频波段已经展示出优异的电磁屏蔽与吸收性能,尤其是MXenes兼具高电导率、低密度、高柔性等特点,有利于未来太赫兹器件便携化与系统集成化。然而,将MXenes太赫兹电磁屏蔽与吸收材料推向实际应用过程中,面临着附着稳定性、环境稳定性、不耐高温等问题,无法满足航空航天和第六代通信场景需求。此外,目前缺乏更加全面的太赫兹散射与吸收验证手段。针对上述问题,研究人员开展了广泛且深入的工作。本文回顾了近年来主流电磁屏蔽与吸收材料的主体构型与基础理论原理,并重点介绍了多种MXenes及其复合物在薄膜与多孔结构下的太赫兹电磁屏蔽与吸收特性,包括Ti3C2Tx、Mo2Ti2C3Tx、Mo2TiC2Tx、Nb4C3Tx、Nb2CTx,并展望了MXenes作为太赫兹频段中电磁屏蔽与吸收材料所面临的挑战和机遇。

关键词：二维材料 MXenes 太赫兹电磁屏蔽与吸收材料专题评述

太赫兹光谱在转基因菜籽油鉴别中的应用:基于改进蜉蝣算法的支持向量机模型

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物理学报 2024年第5期73卷 360-368页

作者：陈涛李欣桂林电子科技大学电子工程与自动化学院桂林541004

为实现对转基因和非转基因菜籽油的快速准确鉴别,结合太赫兹时域光谱技术,提出了一种基于改进蜉蝣优化算法的支持向量机模型.以两种转基因和两种非转基因菜籽油为研究对象,应用太赫兹时域光谱技术获取其光谱信息,发现相比于非转基因菜籽... 详细信息

为实现对转基因和非转基因菜籽油的快速准确鉴别,结合太赫兹时域光谱技术,提出了一种基于改进蜉蝣优化算法的支持向量机模型.以两种转基因和两种非转基因菜籽油为研究对象,应用太赫兹时域光谱技术获取其光谱信息,发现相比于非转基因菜籽油,转基因菜籽油在太赫兹波段具有更强的吸收特性,同时它们的吸收光谱极为相似,难以通过观察法进行准确区分.为此,提出一种基于改进蜉蝣优化算法的支持向量机模型,通过采用蜉蝣优化算法对支持向量机参数进行寻优,并引入自适应惯性权重和Lévy飞行两种策略改进蜉蝣优化算法在寻优过程容易陷入局部最优解的问题,增强蜉蝣优化算法的全局搜索能力和稳健性.实验结果表明:改进后的蜉蝣优化算法能够更有效地寻找到支持向量机的最优参数组合,提升鉴别模型的整体性能,该模型对4种菜籽油的识别精度为100%.因此,本研究为转基因菜籽油的类型鉴别提供了一种快速有效的新方法,也为其他转基因物质的鉴别提供了有价值的参考.

关键词：转基因菜籽油太赫兹光谱分类鉴别蜉蝣优化算法

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声表面波-自旋波耦合及磁声非互易性器件

物理学报 2024年第15期73卷 30-48页

作者：黄铭贤胡文彬白飞明电子科技大学电子科学与工程学院成都610054 电子科技大学电子薄膜与集成器件全国重点实验室成都611731

声表面波是激发和控制自旋波的一种新兴手段,不仅激励效率高,而且传输长度可以达到毫米量级,通过引入磁声耦合还可以打破时空反演对称性,实现声表面波的非互易传播.本文对不同类型的磁声耦合的物理机制进行了梳理,对比了磁弹性耦合、自... 详细信息

声表面波是激发和控制自旋波的一种新兴手段,不仅激励效率高,而且传输长度可以达到毫米量级,通过引入磁声耦合还可以打破时空反演对称性,实现声表面波的非互易传播.本文对不同类型的磁声耦合的物理机制进行了梳理,对比了磁弹性耦合、自旋-涡度耦合(包括非磁性层注入交变自旋流和磁性材料自身的Barnett效应),以及磁-旋转耦合在不同模式的声表面波激发下的等效驱动磁场,讨论了这些等效驱动场的角度依赖性,以及相应功率吸收的频率依赖性.这为在实际应用中区分和利用各种磁声耦合机制提供了理论支持.此外,本文还介绍了利用磁声耦合实现声表面波非互易性传输的两种主流手段,包括利用手性失配效应和引入具有非互易性自旋波色散关系的磁结构,对比并讨论了它们各自的物理机制和优劣势,希望为设计和发展基于磁声耦合的固态声学隔离器、环形器提供参考.

关键词：磁声耦合自旋波声表面波声子-磁振子耦合非互易性器件

基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 1128-1137页

作者：肖嵩陈哲杨亚涛马英杰杨腾西安电子科技大学通信工程学院西安710071 北京电子科技学院电子与通信工程系北京100070

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映... 详细信息

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映射与SHA-256哈希算法,生成加密算法的密钥流,提升算法的明文敏感性。然后,利用混沌系统的状态值对Hilbert局部置乱后的像素进行DNA编码,实现DNA动态编码,解决了DNA编码规则较少所带来的容易受到暴力攻击的弱点。最后,使用混沌序列完成进一步混沌加密,从而彻底混淆原始像素信息,增加加密算法的随机性与复杂性,得到密文图像。实验结果表明,该算法具有较好的加密效果和应对各种攻击的能力。

关键词：卫星图像加密混沌理论 DNA动态编码哈希算法

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基于加性秘密共享的洗牌协议的设计

通信学报 2024年第8期45卷 238-248页

作者：张艳硕满子琪周幸妤杨亚涛胡荣磊北京电子科技学院密码科学与技术系北京100070 北京电子科技学院电子与通信工程系北京100070

针对现有基于秘密共享的洗牌协议缺少流程实现的具体算法、解决方案多采用公钥、处理大规模数据集时效率低、适用性不足等问题,提出了一种单边洗牌协议,并在此基础上设计了一种基于加性秘密共享的洗牌协议。通过不经意传输协议构建份额... 详细信息

针对现有基于秘密共享的洗牌协议缺少流程实现的具体算法、解决方案多采用公钥、处理大规模数据集时效率低、适用性不足等问题,提出了一种单边洗牌协议,并在此基础上设计了一种基于加性秘密共享的洗牌协议。通过不经意传输协议构建份额转换算法,在不暴露原数据集的前提下完成了洗牌;利用Benes排列网络实现洗牌分解,将复杂的洗牌任务分解为多个子任务,提高了大规模数据集的处理效率;最终通过加性秘密共享,确保将洗牌份额安全地分配给参与方。对所提协议的正确性进行了严格分析,并运用理想-现实模拟范式对其安全性进行了评估。与现有文献相比,所提协议在安全性上能够达到当前安全标准,并在处理大规模数据集时有较高的效率。此外,所提协议的适用性得到了提升,进一步促进了其在当下环境中的应用。

关键词：加性秘密共享洗牌协议隐私保护安全多方计算

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自成形硅表面微结构:表面特征及潜在应用

电子科技大学学报 2024年第2期53卷 180-184页

作者：李佳城刘爽伍胜兰刘永钟智勇电子科技大学光电科学与工程学院成都611731 电子科技大学电子科学与工程学院成都611731

采用等离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)制备掺氢非晶硅膜,并对其表面结构学进行研究。该文发现在晶体硅衬底上沉积非晶硅薄膜时,会在表面形成非均匀分布的起泡缺陷。在已制备的非晶硅薄膜... 详细信息

采用等离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)制备掺氢非晶硅膜,并对其表面结构学进行研究。该文发现在晶体硅衬底上沉积非晶硅薄膜时,会在表面形成非均匀分布的起泡缺陷。在已制备的非晶硅薄膜上进一步沉积了氮化硅/非晶硅的交替层,在起泡缺陷原位形成了一个完美的穹顶多壳的微结构,并且没有明显的结构坍塌。该文总结了自成形穹顶微结构的3个独特的结构特性,并进一步指出了该自成形穹顶微结构在纳米光学和微机电系统中的潜在应用。

关键词：微机电系统非晶硅起泡缺陷自成形硅微/纳结构

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基于双面平行带线的全空间扫描漏波天线

电子与信息学报 2024年第2期46卷 705-712页

作者：王亨辉孙胜刘能武刘元安电子科技大学电子科学与工程学院成都611731 西安电子科技大学电子工程学院西安710071 北京邮电大学电子工程学院北京100876

为了实现从后向端射到前向端射的连续波束扫描天线,该文基于双面平行带线结构提出了一种具有全空间扫描能力的漏波天线。天线单元由双面平行带线传输线和一对反向加载的开路枝节组成,两个开路枝节分别位于传输线的上导带和下导带。加载... 详细信息

为了实现从后向端射到前向端射的连续波束扫描天线,该文基于双面平行带线结构提出了一种具有全空间扫描能力的漏波天线。天线单元由双面平行带线传输线和一对反向加载的开路枝节组成,两个开路枝节分别位于传输线的上导带和下导带。加载的反向开路枝节等效为一个偶极子,使得天线单元具有全向辐射性能,作为整个全空间扫描漏波天线的基础单元。为了抑制周期漏波天线中的开阻带问题,又在天线基础单元上加载了一对平衡槽以实现频率平衡条件,还加载了一对匹配槽以匹配周期结构的阻抗。最后实现了一款天线原型,经仿真与实验验证,该天线能够在7.6 GHz到14.0 GHz的频率范围内,实现从后向端射,经侧向辐射,然后到前向端射的全空间扫描能力。

关键词：漏波天线全空间波束扫描 Bloch阻抗开阻带抑制双面平行带线

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基于槽线的圆极化漏波天线研究

电子学报 2024年第5期52卷 1442-1449页

作者：王亨辉孙胜电子科技大学电子科学与工程学院四川成都611731

本文基于槽线结构提出了一种具有前后向扫描能力的圆极化漏波天线.每个漏波单元由槽线及两根条带上加载的4个短路槽组成.每个短路槽的长度是侧射频率对应的半个导波波长,以实现前后向连续的波束扫描特性.通过设计每个短路槽的加载位置... 详细信息

本文基于槽线结构提出了一种具有前后向扫描能力的圆极化漏波天线.每个漏波单元由槽线及两根条带上加载的4个短路槽组成.每个短路槽的长度是侧射频率对应的半个导波波长,以实现前后向连续的波束扫描特性.通过设计每个短路槽的加载位置以及与传播方向的夹角,实现了漏波天线的圆极化特性.为了验证所设计的圆极化漏波天线的有效性,本文设计并加工了一款侧射频率为10 GHz的天线原型.仿真和测量结果都表明,该天线具有良好的圆极化特性和波束扫描能力.在9~11 GHz的频率范围内,该天线在上半空间为左旋圆极化,实现了-27°~+25°的扫描范围,增益变化为7.0~10.9 dBic;对称地,该天线在下半空间为右旋圆极化,实现了-153°~±180°~+155°的扫描范围,增益变化为8.4~12.3 dBic.与同类型的天线相比,本文提出的圆极化漏波天线具有更简单的单平面结构,且所采用的短路槽设计,实现了较低的通带内传输系数.

关键词：圆极化天线漏波天线周期结构连续波束扫描槽线