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纳米碳复合材料的结构设计和功能仿生

科学通报 2016年第23期61卷 2544-2556页

作者：余雪平兰竹瑶姜春阳张骁骅李清文中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所苏州215123

高含量纳米碳复合材料能够更好地体现碳纳米管等纳米材料自身的性质.借助自然材料的结构设计和整合思想,使得高含量的纳米碳组装结构体及其复合材料具有结构的合理化、性能的优异化、材料的可控化和应用的高效化,这种方法也将成为未来... 详细信息

高含量纳米碳复合材料能够更好地体现碳纳米管等纳米材料自身的性质.借助自然材料的结构设计和整合思想,使得高含量的纳米碳组装结构体及其复合材料具有结构的合理化、性能的优异化、材料的可控化和应用的高效化,这种方法也将成为未来纳米复合材料发展的重要方向.本文主要介绍了高含量仿生纳米碳复合材料加工过程、结构和界面的仿生设计思想,以及其在仿生智能驱动中的应用进展.

关键词：碳纳米管石墨烯复合材料结构设计仿生驱动

ICPCVD低温生长非晶硅的工艺及光学特性研究

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真空科学与技术学报 2023年第9期43卷 731-737页

作者：王进张伟冷家君韩鹤彬沈文超陆铖灵张学敏中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米加工平台苏州215123

文章利用ICPCVD在100℃及以下玻璃和蓝宝石片衬底上生长非晶硅薄膜,并通过调节Ar和SiH4气体流量比例、射频功率及衬底温度等参数,实现低温下高质量非晶硅薄膜的生长。随后用拉曼光谱表征分析研究了衬底温度变化对非晶硅薄膜沉积质量的影... 详细信息

文章利用ICPCVD在100℃及以下玻璃和蓝宝石片衬底上生长非晶硅薄膜,并通过调节Ar和SiH4气体流量比例、射频功率及衬底温度等参数,实现低温下高质量非晶硅薄膜的生长。随后用拉曼光谱表征分析研究了衬底温度变化对非晶硅薄膜沉积质量的影响,并计算出衬底温度为100℃时,非晶硅薄膜的结晶分数和微晶尺寸分别为64.4%和4.7 nm。此外还研究了非晶硅薄膜折射率和透过率等光学特性,并计算出薄膜的光学带隙最低为1.68。最后制备了两种a-Si/SiO_(2)/a-Si布拉格反射结构,厚度分别为36/100/41 nm和62/132/60 nm。两种结构在可见光和红外波段分别实现了90.4%和88.9%的最高反射率。

关键词： ICPCVD 非晶硅薄膜射频功率折射率布拉格反射

柔性混合电子——基于印刷加工实现柔性电子制造

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材料导报 2020年第1期34卷 1009-1013页

作者：崔铮中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所

以折叠式手机的商业化为标志,2019年被称为柔性电子"元年"。但除了成就折叠手机的柔性显示外,更广义的柔性电子产品并没有大量出现。其中一个重要原因是我们所熟悉的功能性电子系统并没有全部实现柔性化,例如,任何电子系统中都不可或缺... 详细信息

以折叠式手机的商业化为标志,2019年被称为柔性电子"元年"。但除了成就折叠手机的柔性显示外,更广义的柔性电子产品并没有大量出现。其中一个重要原因是我们所熟悉的功能性电子系统并没有全部实现柔性化,例如,任何电子系统中都不可或缺的晶体管与集成电路并没有全柔性的替代方案。完成复杂的电子电路功能还离不开非柔性的集成电路芯片(IC)与印刷电路板(PCB)。为了克服这一短板,需要将成熟的集成电路芯片技术引入柔性电子系统。在实现集成电路芯片与柔性系统结合的两种技术路线——超薄芯片转移与柔性混合电子——中,基于印刷技术的柔性混合电子路线具有工艺简单、成本低、实用性强及易于工业化等一系列优点。本文介绍了柔性混合电子的技术路线,总结了柔性电子印刷加工所需墨水材料和印刷工艺方面的研究进展,并回顾了笔者团队过去10年中在印刷电子领域的研发实践与成果。本文旨在证明印刷加工能够创造更贴近应用、更具市场竞争力的柔性电子产品,是现阶段推进柔性电子产业化的有效技术手段。

关键词：柔性电子印刷电路微纳米加工技术打印技术增材制造

基于MEMS微镜角度反馈的新型封装应力隔离结构

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光子学报 2022年第5期51卷 179-188页

作者：钱磊胡杰单亚蒙王俊铎周鹏沈文江(指导) 中国科学技术大学纳米技术与纳米仿生学院合肥230026 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所江苏苏州215123

在微机电系统微镜转轴处集成角度传感器,可用来检测镜面偏转角度实现闭环控制,但封装和实际工况的扰动会给微镜结构引入额外应力,造成压阻角度传感器的灵敏度漂移。为提高微镜在应用场景中偏转角的控制精度,减小封装热应力给集成压阻角... 详细信息

在微机电系统微镜转轴处集成角度传感器,可用来检测镜面偏转角度实现闭环控制,但封装和实际工况的扰动会给微镜结构引入额外应力,造成压阻角度传感器的灵敏度漂移。为提高微镜在应用场景中偏转角的控制精度,减小封装热应力给集成压阻角度传感器带来的误差信号,提出了一种应力隔离结构。当环境温度变化时,微镜的封装会引入额外的应力,通过理论计算得到这种应力会引起芯片的轴向形变。为探究轴向形变对压阻角度传感器输出特性的影响,建立了压阻传感器的受力分析模型,计算结果表明,轴向应力会改变压阻角度传感器的输出幅值,是导致误差信号的主要因素。利用微纳加工技术制备集成压阻角度传感器的微镜,实验结果表明:传统结构芯片在12μm的轴向拉伸和轴向压缩下,压阻角度传感器的灵敏度从19.22 mV/°增加到20.16 mV/°,变化幅度为0.94 mV/°,其灵敏度随着形变量呈现明显的发散趋势;而有应力隔离结构的芯片在相同形变条件下,传感器的灵敏度则从19.37 mV/°增加到19.67 mV/°,变化幅度收敛至0.3 mV/°,有效地提高了角度传感器在不同形变条件下的稳定性。在机械可靠性方面,两种结构均通过了抗冲击和抗振动测试。

关键词：微机电系统 MEMS微镜压阻传感器封装应力应力隔离装置

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通过分子结构调控方法实现非富勒烯型有机太阳能电池在绿色溶剂中的应用

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物理化学学报 2019年第12期35卷 1316-1318页

作者：陈立桅中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所

1背景介绍有机光伏电池具有成本低、制备工艺简单、可实现柔性器件等独特优势,成为近年来世界范围内的研究热点,并在过去二十年内得到了迅速的发展1。近年来,通过对活性层材料结构设计与器件制备工艺的优化,采用A-D-A型非富勒烯小分子... 详细信息

1背景介绍有机光伏电池具有成本低、制备工艺简单、可实现柔性器件等独特优势,成为近年来世界范围内的研究热点,并在过去二十年内得到了迅速的发展1。近年来,通过对活性层材料结构设计与器件制备工艺的优化,采用A-D-A型非富勒烯小分子作为受体材料的有机太阳能电池的研究已使能量转换效率推进至16%以上2。实现高能量转换效率是推进有机太阳能电池走向应用的必要条件,但在此过程中仍有关键技术问题亟待解决,采用绿色溶剂对活性层体系进行加工便是其中重要的一项挑战3。

关键词：有机太阳能电池能量转换效率有机光伏电池非富勒烯活性层调控方法受体材料柔性器件

Micro-LED全彩显示中量子点膜层制备及光转换效率优化

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发光学报 2022年第3期43卷 421-429页

作者：卢子元庄永漳仉旭王涛谭毅王倩静张晓东蔡勇张宝顺张晶长春理工大学光电工程学院吉林长春130022 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米加工平台江苏苏州215123 中国科学技术大学纳米技术与纳米仿生学院安徽合肥230026

将表面配体改性的CdSe/ZnS量子点(Quantum dots)和光刻胶混合,进而采用光刻工艺在InGaN/GaN蓝光Micro-LED上实现了最小尺寸为3μm的高分辨率、高光效的量子点颜色转换膜层。同时系统研究了不同厚度和混合比例的量子点膜层的吸收/发射光... 详细信息

将表面配体改性的CdSe/ZnS量子点(Quantum dots)和光刻胶混合,进而采用光刻工艺在InGaN/GaN蓝光Micro-LED上实现了最小尺寸为3μm的高分辨率、高光效的量子点颜色转换膜层。同时系统研究了不同厚度和混合比例的量子点膜层的吸收/发射光谱及光致发光量子产率(PLQY)。为优化光转换效率,量子点膜层中加入了TiO_(2)散射粒子以提高蓝光的吸收效率。更进一步地,经过设计引入分布式布拉格反射镜(DBR),使得未被吸收的蓝光光子回弹到量子点转换膜层,这不仅提升了蓝光吸收效率,也增强了转换色彩的饱和度。同时采用了热激发方式来提升量子点的光致发光量子产率。为得到更高的显示对比度和色彩饱和度,引入黑色光阻矩阵来削弱临近图形之间的颜色串扰。实验结果表明,该量子点膜层可以用光刻技术实现高分辨率、高光效的颜色转换图层,为单片全彩化Micro-LED显示的发展提供了新颖可靠的技术路线。

关键词： Micro-LED 量子点分布式布拉格反射镜(DBR) 颜色转换散射粒子

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基于VCSEL的无磁温控系统设计

激光杂志 2024年

作者：刘宇荀宇洁曾中明吴东岷中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米加工平台

垂直腔面发射激光器（Vertical-cavity surface-emitting laser，VCSEL）是小型化原子磁强计的重要组成部分，为了满足原子磁强计对高稳定性、高灵敏度激光器温控系统的需求，本文研究了一套基于XILINX-7000系列Zynq7020芯片的无磁高频... 详细信息

垂直腔面发射激光器（Vertical-cavity surface-emitting laser，VCSEL）是小型化原子磁强计的重要组成部分，为了满足原子磁强计对高稳定性、高灵敏度激光器温控系统的需求，本文研究了一套基于XILINX-7000系列Zynq7020芯片的无磁高频加热电路，通过增量式PID算法实现高频加热信号的幅度调制，该电路既可以稳定控制VCSEL的温度，又可以避免产生低频磁场。Zynq7020具有独特的PS（Processing System）和PL（Programmable Logic）架构，本文利用PL端的高速并行性驱动多个外围芯片，利用PS端的灵活便捷性进行增量式PID的计算，二者通过Block RAM共享缓存数据，实现了对VCSEL温度的闭环控制。经测试，该系统可以对VCSEL实现快速、稳定的温度控制，其在200 s内便可加热至80 ℃，且温度稳定性高于±0.003 ℃；在外加电流干扰时可于20 s内恢复稳定，具有良好的抗干扰性。

关键词： VCSEL 原子磁强计温控系统 Zynq7020 PID算法

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基于微流控芯片的细胞迁移

科学通报 2016年第3期61卷 364-373页

作者：刘雯婷陈红梅聂富强中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所苏州215123 中国科学院大学北京100049

细胞迁移在血管再生、伤口愈合、炎症反应、胚胎发育等多种生理和病理过程中起到关键作用.细胞迁移研究中,传统的研究方法无法满足高通量的需求,且大多是单因素检测,难以综合考虑细胞基质、浓度梯度等多参数对细胞迁移的影响.微流控芯... 详细信息

细胞迁移在血管再生、伤口愈合、炎症反应、胚胎发育等多种生理和病理过程中起到关键作用.细胞迁移研究中,传统的研究方法无法满足高通量的需求,且大多是单因素检测,难以综合考虑细胞基质、浓度梯度等多参数对细胞迁移的影响.微流控芯片分析是当前的科技前沿领域之一,其作为细胞迁移研究新的技术平台,一方面具有集成度高、灵敏度高、高通量、试剂消耗少等优势,快速实现大规模分析;另一方面芯片中微米级的通道结构可精确控制物质浓度梯度和微流体,调节溶液温度和pH等细胞微环境要素,更真实模拟细胞体内生长微环境,并完成实时监测.微流控芯片已经被广泛应用于细胞迁移研究,其模型分为二维(2D)和三维(3D)2大类,分别从平面培养和立体生长的角度,研究不同因子浓度梯度、电刺激或细胞间相互作用等条件对细胞迁移行为的影响,打破了传统方法的局限性,促进了生物及医学等领域的研究.本文介绍了微流控芯片在细胞迁移研究中应用的最新进展,重点综述了研究细胞迁移的2D和3D微流控芯片,并讨论了各类微流控芯片的优缺点.

关键词：微流控芯片细胞迁移伤口愈合浓度梯度趋电性二维三维

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Pd/p-GaN欧姆接触退化机理

发光学报 2021年第7期42卷 1065-1073页

作者：张帆王荣新黄思溢田爱琴刘建平杨辉中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米器件与相关材料研究部江苏苏州215123 上海科技大学物质科学与技术学院上海201210 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米真空互联实验平台江苏苏州215123

近几年,Ⅲ-Ⅴ族半导体GaN由于其宽直接带隙,在高温、高功率器件方面得到了广泛研究。但是,目前GaN器件的性能依然受到了p型欧姆接触性能不良的限制,在长期使用过程或高温环境中激光器等器件性能退化严重。因此,获得性能优异的p-GaN接触... 详细信息

近几年,Ⅲ-Ⅴ族半导体GaN由于其宽直接带隙,在高温、高功率器件方面得到了广泛研究。但是,目前GaN器件的性能依然受到了p型欧姆接触性能不良的限制,在长期使用过程或高温环境中激光器等器件性能退化严重。因此,获得性能优异的p-GaN接触仍然是一个巨大的挑战。虽然Pd基的金属体系已然在p-GaN获得了欧姆接触,但是Pd与GaN接触之后的微观结构及其高温特性尚不为人知。本文针对常用于p型GaN接触的第一层金属Pd材料,讨论了Pd/p-GaN接触界面的特性和退化机制。通过四探针测试仪、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)实验测试和分析对比,发现Pd/p-GaN界面受到氧气和温度影响的退化过程。高温退火在界面处促成Ga-Pd合金相生成利于形成良好的接触,但是在有氧参与的情况下,金属的氧化反应超越其他因素成为主导,致使界面和性能发生明显的退化。温度越高退化越严重,甚至表面形貌状态完全改变,由平滑的原子台阶形貌转化呈现出树枝状晶粒状态。因此,保持Pd与p-GaN界面清洁、控制界面的氧成分不仅是形成合金态获得良好接触的关键,而且也关系着器件的长期稳定和可靠,是防止器件性能衰减和退化要害所在。

关键词： p型GaN 欧姆接触 XPS 界面