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在硫化钼基面上调控原子级协同活性中心用于碱氢演化反应

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 281-290页

作者：罗旭宇王颖杨光刘璐郭诗颖崔义许小勇扬州大学物理科学与技术学院江苏扬州225002 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所真空互联纳米技术工作站江苏苏州215123

电解水技术是一种生产高纯氢燃料的方法,能够增强可再生能源发电系统的消纳能力.相较于质子交换膜(PEM)电解槽,碱性(ALK)电解槽可以使用非贵金属基催化电极,拥有更高的经济效益和市场占有率.然而,由于ALK电解槽处于质子稀缺环境,阴极氢... 详细信息

电解水技术是一种生产高纯氢燃料的方法,能够增强可再生能源发电系统的消纳能力.相较于质子交换膜(PEM)电解槽,碱性(ALK)电解槽可以使用非贵金属基催化电极,拥有更高的经济效益和市场占有率.然而,由于ALK电解槽处于质子稀缺环境,阴极氢气演化反应(HER)动力学变得更加复杂,需要快速解离水分子提供动态质子微环境.硫化钼(MoS_(2))纳米片边缘具有合适的质子吸附和演化的活性位点,是制备HER催化剂的潜力材料.但其二维基面原子由于配位饱和,显示出较弱的质子吸附能力.如何调控MoS_(2)基面以实现水解动力与质子吸附演化动力的集成,提升MoS_(2)纳米片的碱性HER活性,具有重要的科学和应用意义.本文提出了一种Co/O双原子植入策略,精准调控双活性位点及其电子结构,实现了水解离动力和质子吸附演化动力的高效耦联.首先,利用刻蚀和电沉积的两步实验法,在MoS_(2)基面上成功引入O和Co原子;随后,结合高分辨透射电镜、高角环形暗场-扫描透射电子显微镜、同步辐射X射线吸收精细结构谱等表征分析技术,精准识别了掺杂Co/O原子的位置和配位情况:O原子替换部分S原子,Co原子占据Mo原子的上方,构建出立体凸起的“O-Co-S_(2)”配位构型.催化在线的原位表征分析结果表明:该独特的“O-Co-S_(2)”原子基序发挥着水解离与氢演化反应协同催化效应.密度泛函理论计算结果也证实了该协同机制,其中Co位点促进水的解离反应,而S位点则有助于质子的转化生成氢气.因此,Co/O掺杂MoS_(2)催化剂(Co-O@MoS_(2))表现出较好的碱性HER活性:仅需81 mV的过电位,即可达到100 mA cm^(‒2)的电流密度,Tafel斜率低至42 mV dec^(‒1),在600 mA cm^(‒2)的高电流密度测试中运行300 h活性无衰减.上述碱性HER性能不仅远高于原始的MoS_(2)纳米片,而且也领先于部分已报道结果.综上所述,本文在MoS_(2)基面上构筑了原子级协同催化活性中心,显著促进了碱性HER反应性能,为原子活化工程开发先进催化剂提供参考,在原子级基序构造、表征和功能分析方面提供借鉴.

关键词：碱水电解氢气演化反应硫化钼原子尺度活化协同活性位点

基于集成法布里-珀罗微腔阵列的16通道快照式多光谱成像

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物理学报 2024年第7期73卷 199-208页

作者：方靖岳文之豪朱海碧涛李欣幸邓联文中南大学电子信息学院长沙410083 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所苏州215123

通过将窄带法布里-珀罗微腔阵列与可见光探测器焦平面阵列粘贴集成,展示了一种微小紧凑型多光谱成像探测器.通过四次分形组合蚀刻工艺,先在石英基底上获得了以4×4为基本重复单元、共计2048像素×2048像素的微腔滤光阵列;再与探测器芯... 详细信息

通过将窄带法布里-珀罗微腔阵列与可见光探测器焦平面阵列粘贴集成,展示了一种微小紧凑型多光谱成像探测器.通过四次分形组合蚀刻工艺,先在石英基底上获得了以4×4为基本重复单元、共计2048像素×2048像素的微腔滤光阵列;再与探测器芯片贴合后形成了微小型多光谱成像探测器.微区光谱检测表明,微腔阵列样品的响应光谱峰值在520—680 nm之间变化,半峰处的全宽小于10 nm,透过率约70%.可调谐波长单色光合作光源检测表明,该多光谱成像探测器具有16个不同的窄带响应谱;利用光谱通道能清晰分辨目标特征光谱;通过光谱通道图像相减,能有效消除视野中背景,提高目标对比度.它有望应用于皮肤表面观测等辅助诊断,以及逆光条件下目标观测的高动态范围成像等.

关键词：微腔快照式多光谱成像探测器

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一种面向PUF的模糊提取器设计与实现

中国科学院大学学报（中英文） 2024年第1期41卷 127-135页

作者：宋敏特侯凯茹占强王争光宋贺伦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

基于SRAM等方案实现的物理不可克隆函数(PUF)易于受电压变化、热噪声等环境因素影响,存在可复现性较差的内在缺点,因此极大限制了其在密码和通信等领域的应用。借助BCH码的精确纠错译码特性,设计了一种具有大纠错容量的模糊提取器,用于... 详细信息

基于SRAM等方案实现的物理不可克隆函数(PUF)易于受电压变化、热噪声等环境因素影响,存在可复现性较差的内在缺点,因此极大限制了其在密码和通信等领域的应用。借助BCH码的精确纠错译码特性,设计了一种具有大纠错容量的模糊提取器,用于实现SRAM原始数据的重建。搭载本设计的SRAM PUF芯片在华虹宏力0.11μm CMOS平台制造,模糊提取器部分消耗面积为306267μm 2,搭载的本源BCH码具有127 bit的码长和27 bit的纠错能力,满足PUF的实际应用需求。

关键词：物理不可克隆函数 BCH码模糊提取器数字集成电路设计

球形TiNbO的固相法制备和嵌脱锂离子性能研究

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新能源进展 2024年

作者：李倩倩康宗维李鹏北方奥钛纳米技术有限公司河北格力钛新能源有限公司

通过湿法研磨和喷雾干燥法制备球型前驱体，采用高温固相法合成球形TiNb2O7材料，并对其样品进行XRD、SEM表征和电化学性能测试。结果表明，制备的TiNb2O7是由一次颗粒组成的二次球形颗粒，平均尺寸约4 ～ 6 μm，内部存在大量孔隙；以0... 详细信息

通过湿法研磨和喷雾干燥法制备球型前驱体，采用高温固相法合成球形TiNb2O7材料，并对其样品进行XRD、SEM表征和电化学性能测试。结果表明，制备的TiNb2O7是由一次颗粒组成的二次球形颗粒，平均尺寸约4 ～ 6 μm，内部存在大量孔隙；以0.1 C在0.8 ～ 3.0 V电压下充放电，球形TiNb2O7材料首次放电比容量为316.5 mA·h/g，首次库伦效率为99.7%，1 C倍率下经过100次循环后，容量保持率为82.0%，10 C倍率下的放电比容量为234.7 mA·h/g，具有良好的倍率性能。

关键词：锂离子电池 TiNb O 固相法电化学性能

双沟道H离子注入1550nm高效率低噪声DFB激光器

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光学学报 2024年

作者：邢政穆忠如孙天玉张宝顺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

在微波光子系统、光纤传感、激光雷达、高分辨率光谱系统等多个领域的需求牵引下，单模DFB(分布式反馈)激光器的斜率效率和相对强度噪声特性有待进一步提升。采用具有良好温度特性和高微分增益的AlGaInAs做为量子阱材料并进行有源区优... 详细信息

在微波光子系统、光纤传感、激光雷达、高分辨率光谱系统等多个领域的需求牵引下，单模DFB(分布式反馈)激光器的斜率效率和相对强度噪声特性有待进一步提升。采用具有良好温度特性和高微分增益的AlGaInAs做为量子阱材料并进行有源区优化，通过双沟道和H+离子注入结构来限制电流的横向扩散，制备出1550nm高效率低噪声单模AlGaInAs/InPDFB激光器。室温连续工作模式下，激光器的阈值电流小于40mA,200mA注入电流时的斜率效率大于0.35mW/mA，输出功率大于60mW，相对强度噪声低于-160dB/Hz,洛伦兹线宽小于200kHz，器件具有较高的斜率效率和良好的噪声抑制特性。

关键词：激光器斜率效率相对强度噪声

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应用于微型光谱仪的MEMS电磁微镜设计

激光与光电子学进展 2024年

作者：李自强李文超郑麒麟南向红余晖俊沈文江中国科学技术大学纳米技术与纳米仿生学院暨南大学纳米光子学研究院中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米器件与应用重点实验室

基于半导体工艺，设计并制作了一种应用于微型光谱仪领域的MEMS(Micro-ElectroMechanical System)电磁扫描微镜。通过在镜面上集成金硅光栅窄带光学滤波结构，根据其窄带滤波波长随入射光角度变化的特性，并通过表面等离子共振吸收入射... 详细信息

基于半导体工艺，设计并制作了一种应用于微型光谱仪领域的MEMS(Micro-ElectroMechanical System)电磁扫描微镜。通过在镜面上集成金硅光栅窄带光学滤波结构，根据其窄带滤波波长随入射光角度变化的特性，并通过表面等离子共振吸收入射光并产生光电流，实现了无需外部探测器的分光与探测功能；采用微镜背面镀铝形成欧姆接触，并贴合到PCB(Printed Circuit Board)板的背面引出电极的方式，在微镜上设计了驱动和光电流两套电流回路，实现了光信号探测与电信号输出的一体式集成。相比基于色散分光原理的MEMS扫描光栅微镜，减少了光学路径，提升了系统集成度。实测器件在89.2 mA电流驱动下可达±11.4°机械转角；I-V特性曲线表明光电流回路有明显的肖特基整流特性；测试了10°到17°入射光角度的光电流响应函数曲线，随着入射角增大，光电流响应峰会逐渐向短波方向移动，并伴随着光电流响应度的增大。共振滤波波长与入射角具有较好的线性变化关系，每1°入射光角度变化引起器件约15.7 nm的共振波长偏移量。

关键词：微机电系统扫描光栅微镜探测器光谱仪电磁驱动

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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

基于原位焦耳热处理的自黏附柔性表面肌电电极阵列设计与制备

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中国科学：技术科学 2024年第5期54卷 861-869页

作者：胡洋陆骐峰黄建尊孙富钦夏翌彰曹云聂伟荣张珽南京理工大学机械工程学院南京210094 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所创新实验室NANO-X纳米真空互联实验站苏州215123 西交利物浦大学芯片学院苏州215123 湘潭大学计算机学院·网络空间安全学院湘潭411105 中国科学技术大学纳米技术与纳米仿生学院合肥230026

随着柔性电子的发展,表皮电子在人机交互中的作用越来越突出.然而,柔性器件的稳定性和可靠性仍然是其得到广泛应用的一个挑战.本文设计一种以聚乙烯醇(PVA)为衬底,金(Au)为电极层的表面肌电(sEMG)电极阵列,通过原位焦耳加热方法对有源区... 详细信息

随着柔性电子的发展,表皮电子在人机交互中的作用越来越突出.然而,柔性器件的稳定性和可靠性仍然是其得到广泛应用的一个挑战.本文设计一种以聚乙烯醇(PVA)为衬底,金(Au)为电极层的表面肌电(sEMG)电极阵列,通过原位焦耳加热方法对有源区域PVA衬底进行精确热处理调控,提高其结晶度和模量,提升有源区域电极的稳定性.基于该方法制备的sEMG电极阵列实现了与皮肤的共形贴附,可稳定采集8 h以上的高信噪比(达到21.3 d B)的肌电信号,进一步开展了基于sEMG信号的手势识别应用研究,识别率可达99.27%.以上结果表明,本研究提出的sEMG电极阵列制备方法简单高效,可长时间稳定工作,有望在基于sEMG信号的人机交互领域中得到应用.

关键词：表面肌电电极阵列焦耳加热手势识别

球形TiNb_(2)O_(7)的固相法制备和嵌脱锂离子性能研究

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新能源进展 2024年第3期12卷 361-364页

作者：李倩倩康宗维李鹏北方奥钛纳米技术有限公司河北邯郸056300 河北格力钛新能源有限公司河北邯郸056300

通过湿法研磨和喷雾干燥法制备球形前驱体,采用高温固相法合成球形TiNb_(2)O_(7)材料,并对其进行XRD、SEM表征和电化学性能测试。结果表明,制备的TiNb_(2)O_(7)是由一次颗粒组成的二次球形颗粒,平均粒径约4~6μm,内部存在大量孔隙;以0.... 详细信息

通过湿法研磨和喷雾干燥法制备球形前驱体,采用高温固相法合成球形TiNb_(2)O_(7)材料,并对其进行XRD、SEM表征和电化学性能测试。结果表明,制备的TiNb_(2)O_(7)是由一次颗粒组成的二次球形颗粒,平均粒径约4~6μm,内部存在大量孔隙;以0.1 C在0.8~3.0 V电压下充放电,球形TiNb_(2)O_(7)材料首次放电比容量为316.5 mA·h/g,首次库伦效率为99.7%,1 C倍率下经过100次循环后,容量保持率为82.0%,10 C倍率下的放电比容量为234.7 mA·h/g,具有良好的倍率性能。

关键词：锂离子电池 TiNb_(2)O_(7) 固相法电化学性能