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电子元件与材料 2019年第09期杂志 文档列表

电子元件与材料杂志新能源材料与器件专题

超级电容器研究进展1-12

摘要：随着人们对于储能要求的不断提高,超级电容器以其功率密度大、循环寿命长等优点引起人们的广泛关注,并且在近些年得到了飞速发展,它填补了传统静电容器(高功率密度、低能量密度)和化学电池(高能量密度、低功率密度)的空白。本文依据近年来超级电容器领域所发表的文献,从超级电容器基本原理入手,对包括电极材料、电解液、隔膜以及集流体在内的各个组成部分的研究现状进行了综述,讨论了对称型超级电容器、非对称型超级电容器、全固态超级电容器及柔性透明超级电容器等特殊结构超级电容器的研究成果,并作出简要展望。

黑磷的特性、制备与应用研究进展13-21

摘要：黑磷是一种直接带隙半导体材料,它具有特殊的层状结构,可以块状的形式存在,也可以单层的形式(磷烯)存在。黑磷具有载流子迁移率高、带隙宽度可控、理论比容率大、机械性能好等优点,因此在光电子器件、电子器件、储能电池、传感器、量子点等领域有光明的应用前景。首先结合近几年的相关研究,详细介绍了黑磷的结构、特性。随后综述了目前黑磷的制备方法及应用情况,并分析了各制备方法的优劣。最后,结合目前的研究状况展望了未来黑磷的研究方向。

高比表面三维多孔石墨烯的制备及其电容性能研究22-27

摘要：以氧化石墨烯为原料,通过水热处理得到石墨烯水凝胶,浸渍 KOH 溶液后进一步高温活化制备了高比表面积的三维多孔石墨烯,系统地研究了 KOH 活化剂用量对石墨烯多孔结构和电容性能的影响规律。研究结果表明,随 KOH 用量增加,三维多孔石墨烯的比表面积增加,多孔结构更加发达,比容量增大。所制备的三维多孔石墨烯的比表面积最高可达 2133 m^2·g^-1,在1mol L^-1Et4NBF4/AN的有机电解液中于0.2A·g^-1电流密度下的比容量高达108F·g^-1,循环和倍率性能优异。优异的电化学性能,结合简单的制备工艺,使得这种方法制备的三维多孔石墨烯成为极具应用前景的超级电容器电极材料。

壳聚糖衍生生物质炭的合成及其在对称超级电容器中的应用28-35

摘要：以壳聚糖为原料,ZnCl2为活化剂,成功制备了氮掺杂的多孔生物质炭材料。经结构表征和电化学性能测试发现,当壳聚糖炭化物与活化剂的质量比为1∶5时,所得氮掺杂生物质炭材料具有最佳的电化学性能。并基于该氮掺杂生物质炭材料构建了全电池型的对称超级电容器,性能测试结果显示,当功率密度为399W·kg^-1时,其能量密度可达到9Wh·kg^-1,在5000个充放电循环后的比电容保持率基本维持100%,而且具有很好的倍率性能。将两个对称超级电容器串联充电后,可以点亮9个小灯泡并且驱动小风扇。因此,该壳聚糖衍生的氮掺杂生物质炭材料是一种非常有应用前景的储能材料。

CNT/α-MnO2复合正极对锂空气电池性能的影响研究36-42

摘要：作为锂空气电池的关键组成部分之一,正极材料性质对锂空气电池的性能起到重要影响。以 CNT 为碳载体,以α-MnO2为催化剂,制备CNT/α-MnO2复合电极作为电池正极。通过恒流定容充放电测试、深度充放电测试、循环伏安测试、电化学阻抗谱测试和扫描电镜测试,研究CNT/α-MnO2复合正极材料对锂空气电池性能的影响,并获得最优电极材料配比。研究表明:制备的CNT/α-MnO2复合电极表现出高循环稳定性和高催化活性,显著提升了锂空气电池的性能;当正极材料中CNT与α-MnO2的质量比为3∶6时,装备CNT/α-MnO2复合正极的锂空气电池表现出最佳性能,其循环次数高达170 次。

多孔硫化镍薄膜制备及其电催化性能研究43-48

摘要：针对硫化镍对电极的电催化性能有待提高问题,分别以氟掺杂氧化锡导电玻璃、二维聚苯乙烯阵列为衬底,采用反向恒压电沉积技术制备由纳米颗粒构成的硫化镍(NiSx)薄膜及具有类蜂窝状结构的多孔硫化镍(P-NiSx)薄膜。测试结果表明,以P-NiSx薄膜作为对电极展现出了良好的电催化性能,并优于铂电极及NiSx电极。原因是P-NiSx电极的多孔结构拥有较大的比表面积,有利于提供较多的电催化活性位点及提高氧化还原电对I^-/I3^-的扩散速率。因此,基于P-NiSx对电极的染料敏化太阳能电池的光电转换效率达到6.66%,不仅高于由铂电极组装的电池器件效率(5.54%),而且也高于由NiSx电极组装的电池器件效率(5.73%)。

电子元件与材料杂志研究与试制

氧化热处理优化NdFeCo磁粉的吸波性能49-54

摘要：采用熔炼-高能球磨-氧化热处理的工艺,制备 NdFeCo 磁粉。借助 X 射线衍射仪和网络矢量分析仪等,研究氧化热处理对NdFeCo磁粉的相组成和吸波性能的影响。结果表明,经过100℃的氧化热处理后, NdFeCo磁粉中出现Nd2O3和少量Fe2O3相。当涂层厚度为2.0mm时,经过氧化热处理的Nd23.25Fe76.75-xCox(x=10, 20, 30, 40)系列磁粉的反射率最低值从-5.5,-16.5,-11.8,-6.5dB分别降至-22.5,-23.1,-27.2,-15.8dB,说明氧化处理可以有效地增强NdFeCo磁粉的吸波性能,经分析证明吸波性能增强的主要原因是由于阻抗匹配的优化。

铜纳米线柔性透明导电薄膜的制备和性能研究55-60

摘要：为寻找替代硬质氧化铟锡的新型柔性透明导电薄膜,采用液相还原法制备了大长径比的铜纳米线,并利用喷涂法实现铜纳米线柔性透明导电薄膜的制备。采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪对形貌和相结构进行了分析,并用紫外可见分光光度计和四探针测试仪分别对铜纳米线柔性透明导电薄膜的电学性能和光学性能进行了表征测试。结果表明,铜纳米线直径约为40nm,长度为10~20μm,具有高长径比、分散性好、形貌规整的特点。同时,铜纳米线薄膜的电学和光学性能优异,方阻约为100Ω/□,在550nm处的光透射率为82%左右。该薄膜还具有较好的温度稳定性,耐温可达110℃,且其方阻在不同弯折程度下变化不大,具有良好的抗弯折性,可用于柔性可穿戴电子产品。

MgZnO∶N薄膜中Mg对N掺杂热稳定性的影响61-65

摘要：N作为ZnO常见的受主杂质,其热稳定性是影响ZnO p型掺杂的关键因素。通过MOCVD法在石英衬底上生长MgZnO∶N薄膜,利用X射线衍射仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计、拉曼光谱仪等手段表征薄膜的基本性质和N相对含量,并设计热力学实验分析N的热稳定性机理。结果表明,生长获得了高晶格质量、高透射率、低Mg组分的MgZnO∶N薄膜;相比于ZnO∶N薄膜,MgZnO∶N薄膜具有更高的N含量和热稳定性;热力学实验结果进一步证实Mg3N2具有比Zn3N2更高的热稳定性,这是Mg提高ZnO掺杂N的效率和热稳定性的原因。该工作对ZnO薄膜的p型掺杂研究具有重要指导意义。

扩孔液中Cu^2+离子对高压铝箔直流腐蚀的影响66-70

摘要：采用极化曲线、扫描电子显微镜(SEM)和电感耦合等离子体-质谱(ICP-MS)研究了铝箔在含 Cu^2+的 HNO3扩孔液中电化学腐蚀行为,同时考察了扩孔液中添加DCTA对Cu^2+的络合缓解效果。结果表明, HNO3扩孔液中添加Cu2+后,由于形成了 Cu-Al 原电池,自腐蚀电位明显正移,自腐蚀电流也增加;过多的 Cu^2+会减小隧道孔平均长度,但显著增大孔径,导致并孔发生。腐蚀箔520V比容随着Cu^2+含量的增加,先保持不变后显著减小,扩孔液中Cu2+质量浓度应控制在0.70ppm以下。另外,在含Cu^2+的扩孔液中引入络合剂DCTA,不能缓解Cu2+的不利影响,反而会劣化腐蚀箔性能。

一种高隔离度的双阻带超宽带MIMO天线设计71-76

摘要：针对无线通信系统中的超宽带传输要求,设计了一种以FR4为基板的高隔离度的双阻带超宽带MIMO天线。天线由两个辐射单元组成,两个天线辐射单元结构相同,采用了微带馈电的馈电方式。该MIMO天线单元为U型的超宽带单极子天线,通过在天线单元上刻制两个U型槽,使得在天线的工作频率上添加了用于WiMAX和WLAN的阻带。在两个单元天线中间,引入了一条T型地板枝节作为隔离结构,用于改善MIMO天线的隔离度。经网络矢量分析仪测试结果表明,该天线覆盖在2.44~10.75GHz,且隔离度全部低于-22dB,拥有较高的隔离度,最大增益为6.76dB,在实际工程应用当中可以满足UWB无线通信的要求。

基于相位梯度超表面的高增益透镜天线设计77-81

摘要：针对汽车雷达系统对长距离目标探测需求,完成了一款小尺寸、高增益的透镜天线设计。通过相位梯度超表面结构对透射电磁波的相位进行补偿,将馈源辐射的准球面波变换为准平面波,从而实现天线增益的显著提高。仿真结果表明设计的超表面结构对垂直入射的平面波具有良好的聚焦效果,透镜天线的平面尺寸仅为14.4 mm×14.4 mm,在77~81 GHz频率范围内天线的增益均大于17.5 dB,最大增益能够达到18.25 dB。与未加载超表面的天线相比,该天线的增益在工作频率范围内平均提高了约10 dB。与其他车载雷达天线相比,该天线尺寸更小,结构更加简单,能够更好地集成在车载雷达系统电路中。

一种适用于S波段的多频微带天线的研究与设计82-86

摘要：设计了一种工作于S波段的多频缝隙微带天线。以基本矩形双频微带天线为基础,采用同轴馈电,通过在矩形贴片上加载圆形和矩形缝隙改变表面电流分布,实现天线的多频段工作。采用基于有限元方法的电磁仿真软件HFSS 14.0对所设计的多频天线进行仿真与优化。仿真分析结果表明,该天线工作在2.04,2.50和2.97 GHz三个工作频段上,回波损耗值分别为-26,-22和-29dB,-10dB阻抗带宽分别为2.01~2.07GHz,2.44~2.55GHz和2.95~2.99GHz,最大增益分别为1.79,3.28和3.9 dB。该多频段微带天线具有体积小、回波损耗低等优点,可用于无线通信系统。

多层LCP基板中铜浆垂直互连射频特性的研究87-93

摘要：液晶高分子聚合物(Liquid Crystal Polymer,LCP)因其良好的射频特性近年来被广泛应用于射频电路系统集成。但是由于LCP作为一种新型的集成材料,盲埋孔技术实现困难,难以制作多层板结构。前期研究表明,利用铜浆互连工艺,可实现多层LCP基板中异面信号之间的电连接。本文进一步证明了铜浆互连结构良好的射频传输特性,LCP多层板内CPWG-SL结构的测试结果表明,在DC~1GHz内,其插入损耗优于-0.5dB,回波损耗优于-10dB,射频传输性能良好。同时,对中垂直通孔产生的寄生参数进行理论计算,建立了其等效电路模型。

一种基于LTCC的宽带一分三滤波功分器94-98

摘要：为实现射频系统中微波器件的宽带化、小型化,设计了一款具有滤波性能的功分器。该滤波功分器创新性地将带通滤波器与一分三功分器级联在一个封装器件中,大大减小了体积且解决了阻抗不匹配问题。其中带通滤波器采用四级半集总结构,加入耦合电容版提高滤波性能,一分三功分器采用 LC 集总结构,实现了小型化。利用 ADS 软件进行二维仿真,利用HFSS软件进行三维模型的仿真。本文设计的一分三滤波功分器尺寸仅为3mm×5.6mm×1.5mm,工作频带为1.8~2.2GHz。仿真后的结果为:插入损耗小于 7 dB,回波损耗优于 19 dB,隔离度优于 17 dB,所设计的滤波功分器满足性能要求,且具有小型化高性能的应用优势。

基于片内热管理应用的碳化硅深孔刻蚀研究99-104

摘要：针对传统SiC衬底GaN器件高功率密度工作时的热积累问题,开展基于芯片内部嵌入高热导率材料的GaN器件芯片级热管理技术研究。在实现工艺兼容性的基础上,采用反应离子刻蚀技术对GaN器件有源区下端的SiC衬底进行深孔刻蚀工艺研究,系统地分析了刻蚀气体、射频功率及腔室压强等工艺参数对刻蚀速率的影响,并结合能谱对刻蚀表面的质量和损伤进行分析。实验发现射频功率仅能影响刻蚀速率,而刻蚀气体和压强不仅影响其刻蚀速率,还影响其刻蚀表面质量。最终提出了一种基于反应离子刻蚀技术的SiC深孔刻蚀方法,对器件热管理和SiC深孔刻蚀技术具有重要的指导意义。

金凸点超声热压倒装焊工艺参数优化研究105-109

摘要：通过正交试验设计方法研究了不同工艺因素对金凸点超声热压倒装焊的影响效果。结果表明,超声功率与压力的交互作用对倒装焊后的剪切力没有显著影响,且不同因素对倒装焊后剪切力的影响效果的排序为:压力>超声功率>温度>超声时间,结合凸点形变量以及不同因素显著性的讨论得出最优条件组合,且通过试验验证达到了预测的估计值。