压电电子学及其仿生智能传感

在低维压电半导体材料(比如ZnO和GaN)中,压电极化和半导体电子传输特性的耦合可以给器件带来预想不到的性能.这大大提高了研究人员对压电电子学这一新兴领域的兴趣.另外低维压电半导体材料拥有优异的机械特性,可以被集成到能够应对巨大应力的柔性器件中,外部的机械刺激为柔性器件运行中的电荷-载流子传输,载流子的产生、复合以及分离提供了新的调制方法.本综述回顾了压电电子学的基础理论,不同维度材料体系中的压电电子学,压电电子学晶体管的分类,及广义压电电子学晶体管的应用方面的最新研究进展,并对将来的研究方向进行了深入讨论.     

热释电光电子学效应

光探测器作为一种将光能转换为电能的电子器件,在军事医疗、遥感通信等方面被广泛地应用.当半导体材料中同时产生光电和热释电时,器件的输出电流及光照时的光响应度,探测率等性能有明显的提升.因此,基于热释电-光伏-半导体三者协同耦合产生的热释电光电子学效应被作为提升光电器件性能的一种有效手段,被应用在多个领域.当器件被光照射时,光感应产生的热释电势对器件接触界面的内建电场进行调制,从而改变载流子的传输过程,而不同类型的材料与半导体接触时形成的内建电场和热释电电势各不相同,因此产生的热释电光电子学效应也存在差异.本文首先介绍了热释电光电子学效应的原理,然后研究了不同类型的材料与半导体接触时产生的热释电光电子学效应对器件电学性能的影响,具体包括半导体与半导体、半导体与金属、半导体与有机物以及半导体与氧化物接触;此外,对提升热释电光电子学效应的方法进行了介绍,包括压电-热释电-光电、铁电-热释电-光电等多物理场协同作用,以及对材料进行掺杂等方法;最后对热释电光电子学效应面临的挑战及在未来的发展作了进一步的展望.     

电光调Q晶体研究进展

电光调Q激光系统由于峰值功率高,在医疗、美容、测量、加工以及军工等领域得到了广泛应用,而电光调Q晶体是获得高峰值功率激光脉冲输出的核心光电材料,随着短脉冲、高重率、大功率激光系统的应用需求发展和技术进步,对电光调Q晶体的性能要求也不断提高.本文对目前常用的电光调Q晶体的基本特性、晶体制备技术和电光调Q应用技术等研究进展进行了综述,主要包括铌酸锂晶体、磷酸二氘钾晶体、低温相偏硼酸钡晶体、磷酸氧钛铷晶体和硅酸镓镧晶体等,认为实用化的电光调Q晶体材料研究和开发工作亟待突破,在相当长一段时期内,电光系数高、激光损伤阈值高、性能稳定、温度适用性高和成本低的电光晶体材料探索仍然是晶体材料研究领域的重要课题.     

压电光子学效应及其应用

近年来,压电光子学作为一个新兴的研究领域吸引了学者们的广泛关注.压电光子学效应是压电半导体的压电极化和光激发的耦合,是利用应变诱导的压电极化调控材料能带结构进而控制电子-空穴的复合发光过程.压电光子学效应为新光源、智能触觉传感和机械光子学等重要技术提供了研究基础,尤其结合第三代、第四代半导体材料同时具有压电效应和半导体特性的优势,有望实现高性能的力-致发光器件.本文简要介绍了压电光子学效应的基本原理、材料体系以及压电光子学器件的研究进展,并对这一学科的未来发展进行了展望.     

压电陶瓷变压器的研究进展

压电陶瓷变压器是一种新型固态电子器件,具有高转换效率、高能量密度、结构简单、体积小、无电磁噪声的特点,在电子产品微型化的过程中起到了十分重要的作用。本文回顾了压电陶瓷变压器的发展历史,阐述了压电陶瓷变压器的基本工作原理,介绍了压电陶瓷变压器所用的新型压电材料、振动模式和几何结构、外围电路三大方面的最新研究进展。通过对比国内外在压电变压器领域的研究和应用现状,指出了我国发展压电变压器的优势和前景,并提出了压电变压器产业的发展方向。     

压电驱动的载荷比拟方法

随着压电材料与结构大量进入航空航天结构控制领域，针对大型复杂结构的压电驱动计算与优化对计算方法提出更高的要求．本文提出并验证了压电驱动载荷比拟方法．使用该方法可以大大降低有限元模型规模，避免多压电铺层面内电压定义困难、简化材料参数在材料主向与单元主向之间的复杂转换，特别适合于结构强度工程人员进行压电驱动的振动与形状控制设计．     

硅基光电子学研究进展与趋势

近年来硅基光电子材料和器件受到高度的重视.利用外延生长和键合技术成功研制出硅基应变赝衬底、GexSi1-x/Si量子阱、高密度锗量子点、硅基InGaAsP/Si异质结,这些进展为硅基光电子器件提供了坚实的材料基础.同CMOS工艺相结合,实现了硅量子点1.17 μm的受激发射,研制出硅基Raman激光器、1.55 μm混合型激光器、高灵敏度的Si/Ge探测器、谐振腔增强型的SiGe光电二极管、调制频率30 GHz的SOI CMOS光学调制器和16×16的SOI光开关阵列等.硅光电子学将在光通信、光计算等领域获得重要应用.本文综述了国内外硅基光电子材料和器件的进展、我们的研究结果和硅基光电子学的发展趋势.     

功能化石墨烯的应用研究新进展

石墨烯拥有独特的二维纳米结构,并显现出了超强的机械性能和优异的电学性能.尽管它的研究历史很短暂,但已经在很多领域内展现出了极高的应用价值.为了使石墨烯在应用过程中能够很好的分散,通常需要对其进行功能化.石墨烯功能化的方法大体可分为2种,即基于共价键的共价键功能化法和依靠分子间作用力的非共价键功能化法.本文综述了功能化石墨烯(FGs)在光电材料、传感和探测器、储能材料、催化、纳米增强复合物及其他一些领域内的最新应用研究进展,并展望了未来FGs应用研究的发展趋势.     

具有自支撑结构的有机二维纳米材料研究进展

具有和石墨烯相似结构的自支撑有机二维纳米材料目前引起了科研人员的浓厚兴趣.这些二维材料具有优异的化学可剪裁性,预计未来在电子器件、有机催化和小分子分离等方面具有广泛的用途.本文首先系统地总结了常见的具有自支撑结构的有机二维纳米材料,进一步从自上而下和自下而上的两大类方法着手,介绍了目前常用的制备方法,然后对有机二维纳米材料在生物识别以及光电方面的应用进行了介绍,如生物分子识别、电子器件及荧光增强,最后讨论了目前有机二维纳米材料在制备和性质改进方面面临的问题和未来可能的重点研究方向.     

轴对称层合横观各向同性压电圆板的精确解：I.压电圆 …

从压电材料的三维弹性方程出发，导出压电圆板在轴对称变形下的状态方程，对其应用有限Ｈａｎｋｅｌ变换并使变换产生的边界自由项等于零，得到一常系数常微分方程组和相应的边界条件，进而求得对应于广义刚性滑动和广义弹性简支２种边界条件的２个精确解。     

用PVDF压电传感器对高强度聚焦超声声功率实时监测的实验研究

本实验研究旨在探索一种实时监测高强度聚焦超声(HIFU)声功率的方法.用PVDF压电膜制成传感器,安装在HIFU换能器声场中某一固定位置.换能器工作过程中用示波器检测PVDF压电传感器的电压输出信号.结果显示示波器可稳定检测出PVDF压电传感器的输出电压,该电压正比于换能器的驱动电压.这表明换能器的声功率输出与PVDF压电传感器的电压输出呈正相关关系,证明PVDF压电传感器可用于实时监测HIFU治疗过程中换能器的声功率输出,从而保证HIFU治疗的安全性和有效性.     

轴对称层合横观各向同性压电圆板的精确解--I.压电圆板精确解

从压电材料的三维弹性方程出发 ,导出压电圆板在轴对称变形下的状态方程 ,对其应用有限Hankel变换并使变换产生的边界自由项等于零 ,得到一常系数常微分方程组和相应的边界条件 ,进而求得对应于广义刚性滑动和广义弹性简支 2种边界条件的 2个精确解     

压电介质半平面的Green函数解

从一般解出发，导出３个“调和函数”表示的通解。并用试凑法和通解，求出了压电材料半平面内部作用集中力和点电荷时的Ｇｒｅｅｎ函数。     

摩擦电子学及主动式机械感知

摩擦电子学作为摩擦电与半导体耦合的新研究领域,可以通过机械运动产生的摩擦电荷调控半导体中的电传输与转化特性,建立外界环境与半导体器件的直接交互机制,实现各种主动式功能器件,为人机交互、微纳机电系统、传感和自驱动系统等应用提供全新的思路和途径.本文系统地综述了摩擦电子学的研究进展,首先介绍了摩擦电调控场效应作用机理以及摩擦电子学晶体管基础器件;其次介绍了研制的各种摩擦电子学功能器件,展示了其对于外部环境的主动式机械感知;最后对摩擦电子学领域的研究进展及待解决的问题的进行了总结,并展望了该领域未来的发展方向.     

杂交应力实壳单元对压电结构的非线性分析

给出8节点实壳单元对压电结构的几何非线性分析. 为了克服剪切、梯形和厚度锁定, 采用了假设自然应变方法, 特别是修正广义层合刚度矩阵. 由修正广义层合刚度矩阵得到的广义应力被单独假设, 导出了推广的Hellinger-Reissner 泛函, 通过选择广义应力假设实体单元的应力假设, 导出了杂交应力实壳单元的表达式. 非线性数值算例说明给出的单元模型对分析非线性压电结构的有效性.     

确定复杂多孔材料有效导热系数的新方法

从Lattice-Boltzmann(LB)方程出发, 推导了二维LB 导热模型(D2Q5),计算了具有复杂结构的多孔材料的有效导热系数, 计算结果与其他文献中的实验结果符合较好. 分析了多孔材料有效导热系数与材料孔隙率、单位面积孔隙数、骨架形状等参数之间的关系并给出了估算公式. 给出的二维LB 导热模型能方便地计算各种小尺度上具有复杂边界或复合材料中的导热问题, 且二维模型能方便地扩充到三维.     

三值光计算机的基本原理

提出了用垂直偏振光、水平偏振光和无光强三个稳定的光状态表示信息的三值光计算机基本原理, 分析了用现有微型或集成光学、光电、电光元件实现三值光计算机核心部件的可行性, 讨论了三值光计算机的基本特征. 这些基本原理也适用于基于线偏振光的三值光纤通信.     

二维层状空旷结构材料的研究与展望

本文系统介绍了二维层状空旷结构材料的制备、插层过程机制、应用研究方面取得的进展,并对今后本领域研究工作进行了展望。     

基于文献计量的我国及世界光电材料研究比较分析

通过采集科学引文索引中所收录的世界1990年~2005年光电材料研究论文,并对数据进行二次处理,对论文数量排名前10位的国家进行了多项指标分析,比较了世界在该领域论文的机构分布(部分国家的主要机构)和我国在该领域论文的机构分布(部分科研机构和大学),得出了有价值的研究结果,并提出一些建议。     

2DPCA及2DLDA相关研究综述

二维主分量分析(2DPCA)是近年来得到广泛重视快速的抽取特征算法,二维线性鉴别分析(2DLDA)是Fisher线性鉴别分析在矩阵模式下的推广,这两种算法在图像识别领域有重要的应用.本文对近年来国内外在2DPCA及2DLDA方面的相关研究进行了综合分析,总结了已经取得的研究成果,对各种算法进行了比较,也研究了二维方法与传统的PCA和LDA之间关系.