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面向超薄硅晶圆精密磨削工艺的内部残余应力分析

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表面技术 2025年第2期54卷 161-172页

作者：熊正权窦筠雯陈颖高能黄银朱旻昊冯雪西南交通大学材料科学与工程学院成都610031 西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室成都610031 西南交通大学机械工程学院成都610031 西南交通大学摩擦学研究所成都610031 清华大学柔性电子技术实验室北京100084 清华大学航天航空学院北京100084 浙江清华柔性电子技术研究院浙江嘉兴314000 电子科技大学材料与能源学院成都610054

目的硅基集成电路的超薄化(通常厚度≤50μm)是高性能集成器件实现柔性化的关键,同时也满足了器件先进封装的需求。背面精密磨削是低成本、大规模制造超薄硅基集成电路的重要技术路径。然而,随着厚度的降低,本征硬脆的硅基器件的机械强... 详细信息

目的硅基集成电路的超薄化(通常厚度≤50μm)是高性能集成器件实现柔性化的关键,同时也满足了器件先进封装的需求。背面精密磨削是低成本、大规模制造超薄硅基集成电路的重要技术路径。然而,随着厚度的降低,本征硬脆的硅基器件的机械强度急剧下降,磨削的难度也极大增加。此外,当器件的厚度接近甚至低于有源层厚度(约为15μm)时,磨削过程中产生的缺陷和内部残余应力将严重影响超薄器件的性能和良品率。因此,控制磨削过程的缺陷和内部残余应力是突破超薄柔性硅基集成电路制备技术的关键,非常有必要深入分析超薄硅晶圆精密磨削产生的内部残余应力,建立起工艺参数与内部残余应力之间的定量关系。方法针对精密磨削工艺,基于磨轮与硅晶圆的几何运动学关系,将磨轮进给率对磨削过程的影响转变为对等效磨削深度的影响,建立了硅晶圆在单颗磨粒单次和多颗磨粒多次磨削下的有限元局部模型,探讨了工艺参数(磨轮转速、磨轮进给率、磨粒尺寸)、磨粒数量和磨削次数对磨削后的表面质量和内部残余应力的影响,开展了12英寸硅晶圆的自旋转精密磨削实验验证仿真。结果硅晶圆精密磨削后的内部残余应力主要集中于距离硅片表面约50nm处,并沿深度方向快速减小。降低磨轮进给率和减小磨粒尺寸可以有效降低内部残余应力,提高表面质量。使硅片磨削后的表面及内部区域近似处于等双轴压缩应力状态,当磨轮进给率为0.5、0.35和0.2μm/s时,通过激光共聚焦显微拉曼光谱仪测得残余应力分别为(-185±33)、(-216±25)和(283±41)MPa,多颗磨粒多次磨削有限元仿真获得的残余应力分别为(-127±32)、(-171±43)和(-221±55)MPa,二者吻合较好。结论将磨轮进给率转变为等效磨削深度后,建立的多颗磨粒多次精密磨削有限元模型可以有效预测硅晶圆自旋转精密磨削的内部残余应力,为硅基集成电路薄化工艺的开发和优化提供了指导。

关键词：硅晶圆超薄精密磨削内部残余应力有限元仿真显微拉曼实验

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新型电力系统大规模抽水蓄能调度运行与控制综述及展望

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中国电机工程学报 2025年第1期45卷 80-97,I0007页

作者：刘德旭杨迎黄宏旭钟海旺清华四川能源互联网研究院四川省成都市610213 清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084

在传统电力系统向新型电力系统转变进程中,为适应新型电力系统日益攀升的调节能力需要,抽水蓄能正以前所未有的速度加快开发建设,“含大规模抽水蓄能”将逐渐成为既“含高比例新能源”之后,新型电力系统又一显著结构特征。该文以大规模... 详细信息

在传统电力系统向新型电力系统转变进程中,为适应新型电力系统日益攀升的调节能力需要,抽水蓄能正以前所未有的速度加快开发建设,“含大规模抽水蓄能”将逐渐成为既“含高比例新能源”之后,新型电力系统又一显著结构特征。该文以大规模抽水蓄能为视角,梳理总结当前国内外抽水蓄能建设现状及未来发展趋势,分析新型电力系统特征、面临场景及对抽水蓄能的需求,从调度运行与稳定控制两方面,综述大规模抽水蓄能优化调度、参与电力系统稳定控制研究进展。最后,结合整体对待、整体优化、集中力量理念,展望大规模抽水蓄能协同参与优化调度、多功能协调支撑稳定控制前景,以期理顺抽蓄发展思路,助力抽水蓄能合理利用,为新型电力系统建设提供支撑。

关键词：抽水蓄能优化调度稳定控制新型电力系统大规模

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可再生能源长期购售协议的国际实践及启示

电力自动化设备 2025年第2期45卷 1-10页

作者：邱小燕刘学郭鸿业纪鹏蔡元纪陈启鑫清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084 清华四川能源互联网研究院成都610042 北京电力交易中心有限公司北京100032

可再生能源高效消纳是新型电力系统建设中的重要任务。当前,长期购售协议(PPA)机制成为可再生能源依托电力市场环境的重要消纳途径,体现出对可再生能源发展的积极作用。基于此,介绍了PPA概念意义、发展沿革和市场现状,分析了不同类型PP... 详细信息

可再生能源高效消纳是新型电力系统建设中的重要任务。当前,长期购售协议(PPA)机制成为可再生能源依托电力市场环境的重要消纳途径,体现出对可再生能源发展的积极作用。基于此,介绍了PPA概念意义、发展沿革和市场现状,分析了不同类型PPA的区别和优劣;分析了各国PPA机制的差异性,结合国外PPA实践案例,剖析了PPA关键要素的确定方法;将PPA与国内的中长期合约进行了对比分析,基于不同市场组织模式,分析了PPA模式在我国电力市场环境下的适用性和可操作性;从市场机制、交易技术、定价体系、监管机制、运营体系方面,给出了PPA机制与我国电力市场的融合和衔接问题,从而为新型能源体系下绿色电力交易体系的完善提供有益支撑。

关键词：绿色电力交易长期购售协议电力市场机制新型电力系统

三角帆蚌基质蛋白基因cysrichin-F序列与功能分析

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上海海洋大学学报 2025年第1期34卷 25-33页

作者：梁晨晨刘晓军汪桂玲上海海洋大学农业农村部淡水水产种质资源重点实验室上海201306 浙江清华长三角研究院生物技术与医药研究所浙江嘉兴314000

基质蛋白在调控无机矿物质形成过程中起着至关重要的作用,为了探究三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)基质蛋白对贝壳生物矿化的影响,从三角帆蚌中分离获得一个新的基质蛋白基因cysrichin-F,并进一步利用原位杂交、破壳修复、RNA干扰等技术... 详细信息

基质蛋白在调控无机矿物质形成过程中起着至关重要的作用,为了探究三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)基质蛋白对贝壳生物矿化的影响,从三角帆蚌中分离获得一个新的基质蛋白基因cysrichin-F,并进一步利用原位杂交、破壳修复、RNA干扰等技术探究了该基因的生物学功能。结果显示,cysrichin-F序列全长为592 bp,开放阅读框区域(Open reading frame,ORF)为42~389 bp,共编码115个氨基酸。该基因编码的蛋白理论分子量为12.895 ku,理论等电点为8.65,为碱性蛋白,半胱氨酸富集-F(CYSRICHIN-F)的前23个氨基酸为信号肽。实时荧光定量PCR (qRT-PCR)检测发现,该基因在外套膜中的表达量相对其他组织更高。进一步通过原位杂交和破壳修复技术发现,cysrichin-F参与了贝壳角质层和棱柱层的形成过程,该基因被干扰后,贝壳棱柱层的结构将被破坏,最终导致贝壳棱柱层形状不规则。研究表明,cysrichin-F参与了贝壳角质层和棱柱层的生物矿化过程,研究结果有助于阐明三角帆蚌生物矿化的分子机制,为三角帆蚌基质蛋白在贝壳形成过程中发挥的作用提供一定的理论基础。

关键词：三角帆蚌基质蛋白原位杂交破壳修复 RNA干扰

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云边融合架构下的污水处理站点边缘计算方案

物联网技术 2025年第2期15卷 101-105页

作者：李康顾中斌赵学斌浙江清华长三角研究院信息技术研究所浙江嘉兴314006

云计算虽然具备海量的计算能力和存储能力,但其高度依赖于网络,特别是在物联网场景下,大量终端设备需要连接云平台并且产生大规模的物联网数据,致使云平台网络阻塞、高时延、网络连接稳定性受损等问题日益严重。由于污水处理站内终端设... 详细信息

云计算虽然具备海量的计算能力和存储能力,但其高度依赖于网络,特别是在物联网场景下,大量终端设备需要连接云平台并且产生大规模的物联网数据,致使云平台网络阻塞、高时延、网络连接稳定性受损等问题日益严重。由于污水处理站内终端设备种类、数量繁多,处理工艺极其复杂,对数据的传输效率和实时处理能力要求较高,因此普通的物联网云平台并不适用于污水处理站点。为了更好地服务于污水处理工艺,将边缘计算设计在物联网系统的中间层,部署在每个污水处理站点内靠近终端设备,方便实时计算的同时也起到承上启下的作用。基于此,设计和描述了一种云边融合架构下的污水处理站点边缘计算方案,该方案使得污水处理站点内的污水自动化处理如同有了“大脑”一般,即便没有云平台的远程指挥,也可以不间断地完成整套处理流程,使站点内污水自动化处理变得更加实时、有效、准确、可靠。

关键词：边缘计算污水处理云边融合无人值守物联网终端设备

基于可调资源可行域模型的时序-概率电力电量平衡理论

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电力系统自动化 2025年

作者：林弋莎鲁宗相乔颖李海波国网泉州供电公司清华大学电机工程与应用电子技术系清华四川能源互联网研究院

风、光电源为电量供应主体的高比例可再生能源电力系统中，强随机波动电源出力工况复杂多变，亟需在电力电量平衡中引入概率方法实现全工况覆盖，而源、荷、储等各环节多类型可调资源共同参与电力电量平衡使其时序强耦合，如何在概率电... 详细信息

风、光电源为电量供应主体的高比例可再生能源电力系统中，强随机波动电源出力工况复杂多变，亟需在电力电量平衡中引入概率方法实现全工况覆盖，而源、荷、储等各环节多类型可调资源共同参与电力电量平衡使其时序强耦合，如何在概率电力电量平衡分析中计入时序耦合效应成为电力电量平衡分析的关键难题。本文提出时序-概率电力电量平衡新理论，引入高维可行域来刻画多元可调资源的时序耦合特性，结合调节需求的分布函数，由可调资源可行域覆盖调节需求的概率构建电力电量平衡新判据，实现了对高比例可再生能源电力系统电力电量平衡的有效分析。

关键词：电力电量平衡时序耦合概率平衡可调资源调节需求

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液晶弹性体柔性气动驱动器

液晶与显示 2025年第1期40卷 13-25页

作者：廖威陈植冰马佳哲杨忠强中国航发北京航空材料研究院先进复合材料科技重点实验室北京100095 清华大学化学系有机光电子与分子工程教育部重点实验室北京100084 清华大学柔性电子技术实验室北京100084

液晶弹性体柔性驱动器凭借其独特的液晶各向异性与橡胶软弹性,展现出对多元刺激的灵敏响应能力及执行复杂大形变驱动的能力,成为科研领域的研究热点。其中,液晶弹性体柔性气动驱动器由于具有驱动方式简易,驱动条件温和等特点而备受关注... 详细信息

液晶弹性体柔性驱动器凭借其独特的液晶各向异性与橡胶软弹性,展现出对多元刺激的灵敏响应能力及执行复杂大形变驱动的能力,成为科研领域的研究热点。其中,液晶弹性体柔性气动驱动器由于具有驱动方式简易,驱动条件温和等特点而备受关注。近年来,科研工作者们围绕丰富液晶弹性体柔性气动驱动器的驱动模式、提高其响应速度与回复速度展开研究,并拓宽了其力学应用与光学应用。本文综述了液晶弹性体柔性气动驱动器的最新研究动态,介绍了其反常力学行为,并前瞻性地讨论了该技术在力学领域与光学领域的潜在应用前景,为相关领域的研究与发展提供了新视角与启示。

关键词：液晶弹性体驱动器气动驱动柔性刺激响应性智能材料

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面向MMC应用的大功率IGCT器件加速老化试验拓扑研究

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中国电机工程学报 2025年第1期45卷 266-276,I0022页

作者：朱鸿凡吴锦鹏王鹏刘佳鹏陈政宇余占清赵彪曾嵘清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084

集成门极换流晶闸管(integrated gate commutated thyristor, IGCT)具有阻断电压高、通流能力强等特点,在柔性直流输电等领域具有广阔的应用潜力,但其在高电压、大通流应力下的可靠性问题,成为限制应用的潜在因素,如何针对不同工况开展... 详细信息

集成门极换流晶闸管(integrated gate commutated thyristor, IGCT)具有阻断电压高、通流能力强等特点,在柔性直流输电等领域具有广阔的应用潜力,但其在高电压、大通流应力下的可靠性问题,成为限制应用的潜在因素,如何针对不同工况开展加速老化等效测试成为开展可靠性研究的关键瓶颈。文中以模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)工况为代表,针对IGCT器件可靠性等效测试难题开展研究。首先分析MMC工况下IGCT器件的暂态电气应力和长期电热应力,分别采用TCAD仿真软件与平均值等效计算模型定量获得IGCT器件在实际工况下的应力大小;其次,基于应力分析结果,提出一种三半桥式两级电流应力加速老化试验拓扑,设计并搭建2 500 V/4 000 A/150 Hz参数的IGCT加速老化试验平台;最后,开展约100 h高压、大电流老化运行试验,验证平台具备长时运行的能力,且等效测试应力达到设计要求。所提出的等效拓扑及其构建方法,不仅解决了MMC工况下IGCT器件的加速老化测试问题,对其他交直流变换工况、其他类型功率半导体亦有很好的参考价值。

关键词：集成门极换流晶闸管可靠性加速老化试验电热应力电力电子

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结合频域白光干涉和反射光谱的膜厚测量方法

激光与光电子学进展 2025年第03期 167-175页

作者：高瑞博叶翰晟范伟魏来谷渝秋中国工程物理研究院激光聚变研究中心清华大学工程物理系绵阳科技城光子技术研究院

提出一种结合频域白光干涉和反射光谱的膜厚测量新方法。该方法将空气考虑为介质层，与待测薄膜一起构成多层膜结构模型。利用多层膜结构反射产生的白光频域干涉条纹重建非线性相位，并拟合获得薄膜厚度。针对拟合过程中出现的局部最优... 详细信息

提出一种结合频域白光干涉和反射光谱的膜厚测量新方法。该方法将空气考虑为介质层，与待测薄膜一起构成多层膜结构模型。利用多层膜结构反射产生的白光频域干涉条纹重建非线性相位，并拟合获得薄膜厚度。针对拟合过程中出现的局部最优解问题，利用反射光谱获得的厚度值来限制拟合范围。通过理论推导和数值模拟研究了采用多层膜结构模型测量待测薄膜厚度的过程，再搭建光纤检测系统，通过对单层二氧化硅薄膜厚度进行实验测量，验证了该方法的可行性。

关键词：薄膜厚度测量频域白光干涉反射光谱光纤