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基于强流离子源的离子束溅射镀膜设备均匀性优化

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物理学报 2024年第5期73卷 325-333页

作者：李桑丫张艾霖 †徐欣吕涛王世康罗箐中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029 中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室合肥230031 中国科学技术大学核科学技术学院合肥230026

随着高端光学器件镀膜的发展,其多样性溅射镀膜需求对离子束流流强、均匀度和可调性提出了更高的要求.对于新一代离子束溅射镀膜机来说,如何在不同离子比、不同流强的束流下保持足够的均匀度,成为了溅射镀膜设备的一大难题.本文提出了... 详细信息

随着高端光学器件镀膜的发展,其多样性溅射镀膜需求对离子束流流强、均匀度和可调性提出了更高的要求.对于新一代离子束溅射镀膜机来说,如何在不同离子比、不同流强的束流下保持足够的均匀度,成为了溅射镀膜设备的一大难题.本文提出了一种基于三电极引出系统的优化模拟方法,模拟和优化了离子源的引出系统,研究了等离子体电极、抑制电极、引出电极的形状、角度、距离对离子束引出性能的影响.同时,重点研究了离子比对束流引出的影响.该模型可以指导科研工作者根据离子源的状态和应用需求,对三电极引出系统的角度、距离和形状进行系统优化并找出最优解.最后,本文还给出了一种方法对混合离子束的溅射深度进行了估算.

关键词：溅射沉积镀膜引出系统自动优化束流引出模拟

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等离子体刻蚀建模中的电子碰撞截面数据

物理学报 2024年第9期73卷 1-25页

作者：陈锦峰朱林繁中国科学技术大学近代物理系合肥230026

半导体芯片是信息时代的基石,诸如大数据、机器学习、人工智能等新兴技术领域的快速发展离不开源自芯片层面的算力支撑.在越来越高的算力需求驱动下,芯片工艺不断追求更高的集成度与更小的器件体积.作为芯片制造工序的关键环节,刻蚀工... 详细信息

半导体芯片是信息时代的基石,诸如大数据、机器学习、人工智能等新兴技术领域的快速发展离不开源自芯片层面的算力支撑.在越来越高的算力需求驱动下,芯片工艺不断追求更高的集成度与更小的器件体积.作为芯片制造工序的关键环节,刻蚀工艺因此面临巨大的挑战.基于低温等离子体处理技术的干法刻蚀工艺是高精细电路图案刻蚀的首选方案,借助等离子体仿真模拟,人们已经能够在很大程度上缩小实验探索的范围,在海量的参数中找到最优工艺条件.电子碰撞截面是等离子体刻蚀模型的关键输入参数,深刻影响着模型预测结果的可靠性.本文主要介绍了低温等离子体建模的基本理论,重点强调电子碰撞截面数据在数值模拟中的重要作用.与此同时,本文概述了获取刻蚀气体截面数据的理论与实验方法.最后总结了刻蚀相关原子分子的电子碰撞截面研究现状,并展望了未来的研究前景.

关键词：电子碰撞截面干法刻蚀低温等离子体等离子体建模

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NDN-AdHoc网络中基于多属性决策的可靠转发策略

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通信学报 2024年第5期45卷 151-164页

作者：韩江萍汪浩东杨佳宇薛开平李健中国科学技术大学网络空间安全学院安徽合肥230027 中国科学技术大学信息科学技术学院安徽合肥230027

为了应对传统自组织网络高度动态拓扑、短寿命连接等特性导致的传输失效问题,基于命名数据网络(NDN)架构,设计了一种联合链路稳定性和内容可达性的可靠转发(RF-LSCA)策略。该策略基于多属性决策方法,综合考虑链路持续时间、节点间距离... 详细信息

为了应对传统自组织网络高度动态拓扑、短寿命连接等特性导致的传输失效问题,基于命名数据网络(NDN)架构,设计了一种联合链路稳定性和内容可达性的可靠转发(RF-LSCA)策略。该策略基于多属性决策方法,综合考虑链路持续时间、节点间距离和内容可达性3个关键属性,从而更加精确地选择最优转发节点,提升了内容传输性能;此外,鉴于单一最优路径可能存在的不稳定性,该策略进一步将决策模型与概率转发思想相结合,设计了兼具低开销与高可靠性的冗余转发机制。这一设计充分利用了NDN的多路径特性,以保障移动环境下的内容传输性能。通过仿真实验验证,所提RF-LSCA在内容获取平均时延、平均跳数、内容满足率等多个关键性能指标上优于现有策略,充分证明了其在提高NDN-AdHoc网络传输效率方面的优越性。

关键词：命名数据网络转发策略多属性决策概率转发

碱金属阳离子在外加电位下影响单分散铜氮掺杂碳材料催化二氧化碳电还原的机理研究

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第1期37卷 100-108,I0093-I0102,I0118页

作者：赵刚张国桢中国科学技术大学化学与材料科学学院合肥230026 中国科学技术大学未来技术学院合肥230026 中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026

单分散铜氮掺杂碳材料是一类很有希望的二氧化碳电还原催化剂.然而,铜位点周围电极-电解质界面的复杂环境阻碍了人们对该体系机理的全面认识以及在机理基础上的系统性优化.本文建立了一个电双层模型来研究在有外加电位条件下碱金属阳离... 详细信息

单分散铜氮掺杂碳材料是一类很有希望的二氧化碳电还原催化剂.然而,铜位点周围电极-电解质界面的复杂环境阻碍了人们对该体系机理的全面认识以及在机理基础上的系统性优化.本文建立了一个电双层模型来研究在有外加电位条件下碱金属阳离子对单分散铜氮掺杂碳催化剂表面二氧化碳电还原的影响.巨正则系综密度泛函理论计算表明,在相对标准氢电极电势1.2 V的条件下,水合钠离子促进了CO_(2)在Cu位点上的电吸附,使其形成弯曲的二氧化碳负离子;而在足够负的电势条件下,CO_(2)的电吸附(Cu+CO_(2)+e-→Cu-CO_(2)-)而非羧基形成步骤,是钠离子协助下CO_(2)还原为CO反应的决速步.此外,铜与带负电的羧基结合形成类似碳酸氢根的结构,或得益于单价Cu的d10电子构型.研究表明,碱金属阳离子在单分散铜氮掺杂碳上二氧化碳电还原的早期阶段发挥了关键作用,而且恒电势条件的模拟对理解反应机理非常重要.

关键词：阳离子效应二氧化碳电还原恒电势方法第一性原理计算

基于硅酸铝纤维的柔性氧敏感元件的制备和性能

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无机材料学报 2024年第10期39卷 1084-1090,I0001页

作者：赵雅文屈发进汪岩屹王智文陈初升中国科学技术大学材料科学与工程系合肥230026 中国科学技术大学先进技术研究院合肥230026

柔性传感器可以适应各种复杂环境和曲面形状,在生物医学、环境监测和智能可穿戴设备等领域具有广泛的应用前景。本研究旨在研发高稳定性的荧光淬灭型柔性氧敏感元件。采用硅酸铝纤维作为载体,聚二甲基硅氧烷(Polydimethysiloxane,PDMS)... 详细信息

柔性传感器可以适应各种复杂环境和曲面形状,在生物医学、环境监测和智能可穿戴设备等领域具有广泛的应用前景。本研究旨在研发高稳定性的荧光淬灭型柔性氧敏感元件。采用硅酸铝纤维作为载体,聚二甲基硅氧烷(Polydimethysiloxane,PDMS)作为基质,四(五氟苯基)卟啉铂(Platinum(Ⅱ)-5,10,15,20-tetrakis-(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)-porphyrin,PtTFPP)荧光分子作为氧探针,制备了柔性氧敏感元件。该元件的水接触角高达152°,显示出超疏水性,这有助于提升其在潮湿气氛和水溶液中的稳定性。元件对气相氧和溶解氧均表现出荧光淬灭效应,荧光强度与氧含量之间的关系符合Stern-Volmer方程,其气相Stern-Volmer常数KSV为0.020 h·Pa^(-1),水相Stern-Volmer常数KSV为2.94 L·mmol^(-1)。该氧敏感元件具有出色的循环可恢复性和响应性能:从氮气切换至氧气的响应时间为0.9 s,从氧气切换至氮气为2.7 s。此外,PtTFPP-PDMS膜具有出色的稳定性,暴露于100℃水蒸气15 h、在pH 1~10的水溶液中浸泡和经历400次的弯曲循环后,其相对荧光强度和水接触角均无明显变化。以硅酸铝纤维为载体的PtTFPP-PDMS柔性元件具有优异的荧光氧敏感性和稳定性,有望用于苛刻条件下气相氧和溶解氧的测定。

关键词：硅酸铝纤维 PDMS PtTFPP 柔性氧敏感元件超疏水性

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电子束透射氮化硅薄膜窗产生低密度等离子体

物理学报 2024年第14期73卷 61-67页

作者：颜劭祺高继昆陈越马尧朱晓东中国科学技术大学物理学院合肥230026

低电子密度等离子体源在电离层等离子体的实验室模拟中具有重要的应用.本文利用高能电子束透射氮化硅薄膜窗口,在低气压条件下激发低密度等离子体.采用蒙特卡罗方法对氮化硅薄膜的电子束透射特性进行模拟;利用CCD相机和静电探针对产生... 详细信息

低电子密度等离子体源在电离层等离子体的实验室模拟中具有重要的应用.本文利用高能电子束透射氮化硅薄膜窗口,在低气压条件下激发低密度等离子体.采用蒙特卡罗方法对氮化硅薄膜的电子束透射特性进行模拟;利用CCD相机和静电探针对产生的电子束等离子体进行诊断.电子束等离子体呈现出顶点位于氮化硅薄膜窗口的锥状结构.在相同气压下,电子初始能量越高,锥状等离子体锥角越小,等离子体更加向轴线集中,这与氮化硅薄膜的电子透射特性蒙特卡罗模拟定性一致.随着工作气压增大,高能电子与中性粒子碰撞频率变大,电子束散射效应增强导致等离子体锥角变大.等离子体锥状结构是高能电子透射特性以及高能电子与气体分子散射特征的反映.在40 keV条件下,当电子束流从10μA减小到0.5μA时,电子密度减小,变化在10^(5)—10^(6) cm^(-3)范围;而电子温度没有明显的变化,接近1 eV.随气压增大,电子密度有增大趋势.研究工作表明,在工作腔尺寸足够大的情况下,可得到沿电子入射方向随距离增加逐渐衰减的10^(5) cm^(-3)以下更低的电子密度;这是由于射程增加,透射的高能电子与中性气体碰撞产生能量损失增大;同时电子束散射增强导致了等离子体更加发散.

关键词：电子束等离子体产生等离子体源电子密度

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反身性视域下发表压力对科学研究的影响

科学学研究 2024年

作者：甘烨彤王高峰中国科学技术大学科技哲学系

“要么发表，要么出局”的危害备受学界关注，但鲜有研究解析发表压力如何通过研究人员的认知与行为影响科学研究的走向。作为科学活动主体，研究人员是科学奖励制度促使科学研究良性发展的中介。然而科学奖励制度与评价体系的设计往往... 详细信息

“要么发表，要么出局”的危害备受学界关注，但鲜有研究解析发表压力如何通过研究人员的认知与行为影响科学研究的走向。作为科学活动主体，研究人员是科学奖励制度促使科学研究良性发展的中介。然而科学奖励制度与评价体系的设计往往忽视了主体的反身性作用。本文基于反身性视域，探究发表压力对科学研究的影响，以期构建“科学奖励与评价制度-发表压力-科学研究”的反身性关系，重新审视科学奖励与评价制度在科学发展中的功能。科学奖励制度凸显的稀缺资源以及量化转向的研究评价体系增加的发表要求均加剧了如今科学研究的发表压力。研究人员则反身性地在研究态度、研究选题以及研究写作方面，倾向于在合作研究过程中表现出责任分散化，对重复性研究的边缘化以及学术语言上的积极偏差。为避免过度创新导向对负责任、客观与可重复性科研要求的忽视，科技政策与评价系统应当前置责任管理，推动出版转向，鼓励求实式创新。

关键词：发表压力科学研究反身性科学奖励科研评价

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金-银纳米异质组装过程的化学不相容性

化学学报 2024年第7期82卷 763-771页

作者：王程鋆王悦靓王会巧邓兆祥中国科学技术大学化学系合肥230026

通过自组装构筑不同金属纳米粒子间的异质组装体,对于理解和调控等离激元近场耦合,以及“点亮”等离激元光学暗态等具有重要意义.利用组装体中不同金属的催化活性差异,还可望实现协同或接力催化.金和银纳米材料在可见光区具有强吸收和散... 详细信息

通过自组装构筑不同金属纳米粒子间的异质组装体,对于理解和调控等离激元近场耦合,以及“点亮”等离激元光学暗态等具有重要意义.利用组装体中不同金属的催化活性差异,还可望实现协同或接力催化.金和银纳米材料在可见光区具有强吸收和散射,成为等离激元器件的常见选择.由于银的化学性质较金活泼,其胶体稳定性也不及金纳米粒子,实际应用中远没有金纳米粒子普及.与金相比,银纳米粒子的带间跃迁与等离激元共振较为远离,其等离激元损耗也更低,呈现比金更强且更对称的等离激元共振峰,展现出诱人的光学性质.在自组装结构中同时引入金和银两种纳米砌块,可望实现同质结构无法获得的功能.然而,由于两者具有显著不同的化学性质,需对其化学相容性进行探究.本工作首先制备出具有电荷转移等离激元共振特性的金-银纳米粒子,其独特的双金属结构和良好的胶体稳定性不仅方便其DNA功能化和可编程自组装,同时也有利于对金粒子表面沉积的银纳米粒子尺寸和形貌变化进行观测.基于Au-Ag纳米粒子与金纳米粒子的简单混合和组装实验,清楚揭示了金纳米粒子增强的银刻蚀现象,并提出金表面促进银转移反应(GSPSTR)这一化学机制,以及增强银和金纳米单元间化学相容性的有效办法.本工作对于利用DNA导向组装实现银纳米粒子参与的多元金属异质结构,以及发展等离激元和催化等功能与应用具有重要意义,更为正确理解金属银参与的纳米合成与组装等过程提供了新认识.

关键词：金纳米粒子银纳米粒子等离激元异质组装化学相容性

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皮肤肿瘤智能远程会诊系统研究

中国激光 2024年第9期51卷 263-272页

作者：郎中亮张帆吴柄萱邵鹏飞申书伟姚鹏刘鹏徐晓嵘中国科学技术大学生物医学工程学院安徽合肥230026 中国科学技术大学附属第一医院(安徽省立医院)整形外科安徽合肥230001 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽合肥230027 +中国科学技术大学苏州高等研究院江苏苏州215123 中国科学技术大学电子科学与技术系安徽合肥230026

远程皮肤病学是缓解偏远地区皮肤专科医生缺乏问题的有效手段,但目前的方法存在适用范围有限、严重依赖远程医学专家及显示不够直观等缺陷。为弥补当前研究不足,设计并搭建了一套皮肤肿瘤智能远程会诊系统,该系统兼具无网络环境下的皮... 详细信息

远程皮肤病学是缓解偏远地区皮肤专科医生缺乏问题的有效手段,但目前的方法存在适用范围有限、严重依赖远程医学专家及显示不够直观等缺陷。为弥补当前研究不足,设计并搭建了一套皮肤肿瘤智能远程会诊系统,该系统兼具无网络环境下的皮肤肿瘤自动筛查和有网络环境下的远程会诊及术前规划功能。性能量化实验结果表明,系统可将虚拟的标注高精度原位投射到成像区域。实验对照结果显示,部署于该系统的深度学习模型在诊断能力上与皮肤科专家相当,并且能够辅助专家更迅速、更精确地做出医疗决策。临床试验进一步证实了该系统的实用性。该系统旨在为医疗资源有限的地区提供帮助,使得当地患者能够进行皮肤肿瘤等多种疾病的早期筛查及治疗.

关键词：医用光学生物技术远程皮肤病学人工智能增强现实原位投影成像