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氮化镓电致发光谱及原位温度近场同测研究

中国激光 2024年

作者：康晓雪陈娜李韶颖刘真民刘书朋商娅娜黄伟卢红亮王廷云复旦大学微电子学院专用集成电路和系统国家重点实验室上海大学特种光纤与光接入网重点实验室上海大学特种光纤与先进通信国际合作联合实验室

温度及电致发光谱检测对氮化镓（GaN）器件的可靠性表征至关重要。本文利用音叉原子力反馈和量子点修饰的光纤探针，对GaN材料微纳米区域的电致发光谱和原位温度进行近场同测研究。在音叉原子力反馈控制下，量子点光纤探针趋近到Ga N样... 详细信息

温度及电致发光谱检测对氮化镓（GaN）器件的可靠性表征至关重要。本文利用音叉原子力反馈和量子点修饰的光纤探针，对GaN材料微纳米区域的电致发光谱和原位温度进行近场同测研究。在音叉原子力反馈控制下，量子点光纤探针趋近到Ga N样品表面，近场收集其电致发光谱和探针针尖处量子点的荧光谱。依据量子点荧光谱峰位偏移与温度的线性关系解调出样品表面微纳米区的原位温度。对不同电压激励下Ga N电致发光谱及温度同测结果表明：在0～12 V的激励电压范围内，激励电压达到9 V时，GaN开始出现电致发光，电致发光谱峰强随着激励电压的升高逐渐升高，中心峰位保持不变，且电致发光导致其自身阻抗特性发生变化，从而导致在9～12 V激励电压范围内的GaN表面温度梯度明显高于0～9 V激励电压范围内的温度梯度。该方法实现了近场电致发光谱和温度的原位同测，为器件可靠性研究提供了新的测量手段。

关键词：量子点光纤探针氮化镓近场测温电致发光谱原位检测

尺蠖式压电陶瓷电机的双模式驱动器开发与研究

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压电与声光 2024年第4期46卷 562-569页

作者：韩硕杨晓峰复旦大学集成电路与系统国家重点实验室上海200433 复旦大学上海市超精密检测运动与控制中心上海200433

尺蠖式压电陶瓷电机具有小尺寸,长行程,纳米级定位和大推力的特性,被广泛应用于集成电路装备和精密运动平台中。然而目前受其驱动器约束,难以实现长行程运动时高精度定位、位移可控和速度可控,因而无法应用到具有高推力、高速度和长行... 详细信息

尺蠖式压电陶瓷电机具有小尺寸,长行程,纳米级定位和大推力的特性,被广泛应用于集成电路装备和精密运动平台中。然而目前受其驱动器约束,难以实现长行程运动时高精度定位、位移可控和速度可控,因而无法应用到具有高推力、高速度和长行程纳米级精度定位的集成电路7 nm工艺IC芯片检测装备中。提出并开发了一种双模式驱动器,基于电荷效应和应力效应原理分别建立了位移-电压和速度-频率的控制模型。采用滑模控制的方法解决了在双模式驱动器大电压输出时的纹波问题,提高了尺蠖式压电陶瓷电机输出的位移分辨率。通过实验对双模式驱动器进行了硬件性能和控制模式验证,同时验证了尺蠖式压电陶瓷电机的运动特性。

关键词：尺蠖式压电陶瓷电机双模式驱动器滑模控制大电压低纹波

基于超临界溶剂热法的共价有机框架单晶超快制备

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高分子学报 2024年第7期55卷 814-825页

作者：孙江彭兰魏大程复旦大学高分子科学系聚合物分子工程国家重点实验室上海200433

结晶聚合物材料的性质和应用在很大程度上取决于它们的结晶度.快速制备高结晶度或单晶聚合物材料不仅有利于研究其结构-性能关系,同时可以拓展其实际应用领域.然而,通过聚合将有机小分子高效精确地组装成单晶聚合物是一项具有挑战性的任... 详细信息

结晶聚合物材料的性质和应用在很大程度上取决于它们的结晶度.快速制备高结晶度或单晶聚合物材料不仅有利于研究其结构-性能关系,同时可以拓展其实际应用领域.然而,通过聚合将有机小分子高效精确地组装成单晶聚合物是一项具有挑战性的任务.为了解决这个问题,我们课题组开发了一种超临界溶剂热法来实现聚合物单晶的超快制备.该方法使用超临界二氧化碳作为反应介质,由于其具有高扩散率和低黏度,所以该方法极大地提高了聚合物晶体的生长速率.本专论回顾了共价有机框架材料的发展及常用合成方法,以及在单晶制备方面面临的挑战.从超临界流体的基本性质和应用、超临界溶剂热法的机理和优势、制得的共价有机框架单晶的结构表征和性质测试等方面系统介绍了基于超临界溶剂热法的聚合物单晶超快制备.最后,对超临界溶剂热法合成聚合物单晶面临的挑战和发展方向进行了展望.

关键词：超临界溶剂热聚合物单晶共价有机框架快速制备

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气体调控的高分子自组装

高分子学报 2024年第7期55卷 781-801页

作者：牟桂芳杨翠琴闫强复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室高分子科学系上海200433

响应性高分子是智能高分子的重要组成部分,其可以感应外部刺激、通过改变高分子结构实现对高分子功能的精确调控.气体作为一种不同于常规物理或化学信号的“绿色”刺激方式,用于对高分子自组装过程的调控具有重要意义.然而,由于气体分... 详细信息

响应性高分子是智能高分子的重要组成部分,其可以感应外部刺激、通过改变高分子结构实现对高分子功能的精确调控.气体作为一种不同于常规物理或化学信号的“绿色”刺激方式,用于对高分子自组装过程的调控具有重要意义.然而,由于气体分子通常缺乏可控反应位点且调控过程难以量化控制,目前这一刺激-调控方式的发展相对缓慢.面对上述挑战,本文系统介绍了“气敏高分子”与“气筑高分子”两类新型气体调控的高分子组装系统.结合本课题组工作,总结了以生命体三大气体信号分子——硫化氢(H_(2)S)、一氧化碳(CO)和一氧化氮(NO)为刺激源,面向气敏高分子的设计与可控组装方面的研究进展;以及通过气体动态化学,以二氧化碳(CO_(2))等气体为连接单元,面向气筑高分子的结构设计、动态自组装及其功能应用方面的研究工作.

关键词：高分子自组装气体气敏高分子气筑高分子功能组装体

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软物质中场论模拟方法的应用及展望

高分子学报 2024年第7期55卷 856-871页

作者：熊俊棚李昶皓李剑锋复旦大学高分子科学系聚合物分子工程国家重点实验室上海200433

软物质科学是物理、化学和材料科学领域的重要分支.但软物质系统因其多尺度结构和丰富的动态行为,给研究带来了巨大挑战.而场论模拟方法在应对这些挑战中显示出独特优势,其通过引入连续的场变量,为描述和处理软物质系统中的复杂相互作... 详细信息

软物质科学是物理、化学和材料科学领域的重要分支.但软物质系统因其多尺度结构和丰富的动态行为,给研究带来了巨大挑战.而场论模拟方法在应对这些挑战中显示出独特优势,其通过引入连续的场变量,为描述和处理软物质系统中的复杂相互作用提供了一个更加高效和宏观的视角.本文首先介绍了场论模拟方法的基本原理并阐述了它们在软物质物理上的应用,如蛋白质的HP模型结构预测、高分子链的静态拓扑缠结、化学反应或光反应驱动微观相分离等,接着探讨了深度学习等现代计算技术在软物质研究中的应用.最后展望了软物质研究领域的未来发展趋势,指出场论方法在软物质物理研究领域仍具有巨大优势.

关键词：软物质场论模拟自洽场理论深度学习

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光激发诱导组装策略在大分子组装中的应用

高分子学报 2024年第7期55卷 802-813页

作者：刘谋为朱亮亮聚合物分子工程国家重点实验室复旦大学高分子科学系上海200438

在分子组装领域,光控自组装是调节分子有序性、多尺度结构和光电特性的一种智能策略.然而,传统光控自组装是通过光化学反应诱导分子结构变化的光化学过程来实施.由于副反应的存在和有限的转化率,光控自组装形成的纳米结构和形态往往难... 详细信息

在分子组装领域,光控自组装是调节分子有序性、多尺度结构和光电特性的一种智能策略.然而,传统光控自组装是通过光化学反应诱导分子结构变化的光化学过程来实施.由于副反应的存在和有限的转化率,光控自组装形成的纳米结构和形态往往难以预测.相反,仅利用分子从基态到激发态的构象变化的光物理过程实现激发态组装则能够避免以上缺点,并能够进一步促进整个材料体系的协同组装或相变.本文着重探讨了以多硫芳烃为基元的光激发诱导组装(photoexcitation-induced assembly,PEIA)策略.多硫芳烃能够产生从基态到激发态的重大分子构象转变,这种转变有利于形成分子间相互作用,进而推动分子运动、聚集和组装.系统介绍在分子水平上探索多硫芳烃的PEIA进展,进一步证明多硫芳烃的PEIA可以协同驱动聚合物体系中的分子运动和相变,并对PEIA未来发展所面临的关键问题和重要挑战进行了展望.

关键词：激发态构象多硫芳烃光诱导自组装磷光

基于ECM和SGPR的高鲁棒性锂离子电池健康状态估计方法

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上海交通大学学报 2024年第5期58卷 747-759页

作者：崔显陈自强上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

锂离子电池健康状态(SOH)的准确估计对于保障电池系统安全运行具有重要意义.针对传统SOH估计方法在可变工况下失效的问题,提出了一种基于等效电路模型和稀疏高斯过程回归的锂离子电池SOH在线估计方法.通过两个在线滤波器,在恒流充电过... 详细信息

锂离子电池健康状态(SOH)的准确估计对于保障电池系统安全运行具有重要意义.针对传统SOH估计方法在可变工况下失效的问题,提出了一种基于等效电路模型和稀疏高斯过程回归的锂离子电池SOH在线估计方法.通过两个在线滤波器,在恒流充电过程中动态地辨识了锂离子电池等效电路模型的各项参数,构建了工况不敏感的健康因子,结合稀疏高斯过程回归实现SOH的间接估计.该方法在多种工况下使用统一的信号处理方法和特征映射模型,兼具鲁棒性强和冗余度低的优点.实验结果表明,该方法在多种工况下的平均绝对误差不超过0.94%,均方根误差不超过1.12%,与现有方法相比,该方法在综合性能上具有显著优势.

关键词：锂离子电池健康状态健康因子粒子滤波稀疏高斯过程回归

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深度学习颅骨重建和平面波经颅超声成像方法

声学学报 2024年第3期49卷 381-391页

作者：周江锦郭远洋周宸宸许凯亮复旦大学信息科学与工程学院生物医学工程系上海200438 复旦大学脑科学前沿科学中心上海200432 复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室上海201203

为解决颅骨声阻抗失配导致平面波经颅超声成像质量下降的问题,提出一种基于深度学习的颅骨重建技术,结合快速行进法可实现平面波经颅成像的相位畸变校正。根据人类颅骨CT图像设置颅骨形状进行数值仿真,颅骨重建的时间开销为0.97 s,基于... 详细信息

为解决颅骨声阻抗失配导致平面波经颅超声成像质量下降的问题,提出一种基于深度学习的颅骨重建技术,结合快速行进法可实现平面波经颅成像的相位畸变校正。根据人类颅骨CT图像设置颅骨形状进行数值仿真,颅骨重建的时间开销为0.97 s,基于重建结果计算平面波的走时平均相对误差约为0.25%,单点目标散射波走时平均相对误差约为0.76%。经颅仿体实验中,强回声点目标图像经过校正之后,平均位置偏移从1.42 mm减少为0.28 mm,半峰全宽从1.82 mm减少为0.99 mm;圆形目标图像经过校正后对比度噪声比从7.5 dB提升为9.8 dB,偏心率从0.31降低为0.24。以上结果表明,该方法能够准确计算经颅超声的走时并且显著改善成像的质量,可用于经颅脑超声成像的相位畸变校正。

关键词：平面波成像经颅超声相位畸变校正快速行进法深度学习

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可降解锌基骨植入材料及其表面改性研究进展

表面技术 2024年第2期53卷 1-14页

作者：冯博玄谭晋韵裴佳袁广银上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心和金属基复合材料国家重点实验室上海200240 复旦大学附属华山医院上海200040

医用锌及锌合金有望成为新一代可降解骨植入物材料来促进骨缺损的修复。概述了可降解医用锌基材料的优势,包括较好的生物安全性和抗菌效果、能促进植入部位周围血管和新骨的生成以及骨相关基因的表达能力。在此基础上,从基底材料、细胞... 详细信息

医用锌及锌合金有望成为新一代可降解骨植入物材料来促进骨缺损的修复。概述了可降解医用锌基材料的优势,包括较好的生物安全性和抗菌效果、能促进植入部位周围血管和新骨的生成以及骨相关基因的表达能力。在此基础上,从基底材料、细胞种类及实验结果等方面系统总结了近年来关于可降解医用锌基材料生物相容性和降解行为的研究。同时,归纳了可降解医用锌在临床修复骨缺损方面所面临的主要问题和挑战,包括较差的力学性能和较强的细胞毒性。可降解医用锌较差的力学性能可以通过合金化进行改善,概述了多种新型医用锌合金的力学性能及其生物相容性。表面改性是提高可降解医用锌基表面生物相容性和调控降解的有效手段。从基底样品、表面改性手段、使用的细胞或动物模型以及细胞相容性和降解行为等方面,综述了近年来可降解锌基骨植入材料表面改性的研究现状,提出了可降解锌基骨植入材料表面改性目前所面临的难点问题,包括传统表面改性手段加剧了锌离子的释放或在表面改性后可降解医用锌的生物相容性改善功效不足,以及未来的发展方向。

关键词：可降解医用锌骨植入材料生物相容性降解行为表面改性