6G无线通信THz电子学、光子学、等离子体波器件及应用的新进展

移动通信技术已成为由现代智能信息网络发展带动的重要技术之一。继sub-6 GHz和毫米波频段的5G移动通信成为当今移动通信的发展主流之后,预计以亚THz/THz频段的6G移动通信将于2030年到来。综述了用于未来6G无线通信的THz电子学、光子学、等离子体波器件及应用的新进展。综述并分析了当今THz器件与电路以及典型应用的关键技术的发展现状与趋势,包含真空电子领域的行波管、碰撞雪崩渡越时间(IMPATT)二极管、THz谐振隧穿二极管(RTD)、THz肖特基势垒二极管(SBD)、THz CMOS、THz SiGe BiCMOS、THz InP HEMT/InP HBT、D波段GaN HEMT、光子学辅助的太赫兹波技术、石墨烯为代表的二维材料器件与电路。THz器件的应用创新重点包含四个方面:通道测量与建模、多输入多输出(MIMO)天线阵列、智能可重构反射阵列以及通信局域网络架构和实验平台。

6G无线通信THz电子学、光子学、等离子体波器件及应用的新进展(续)

移动通信技术已成为现代智能信息网络发展的带动的重要技术之一。继sub-6 GHz和毫米波频段的5G移动通信成为当今移动通信的发展主流之后,预计以亚THz/THz频段的6G移动通信将于2030年到来。综述了用于未来6G无线通信的THz电子学、光子学、等离子体波器件及应用的新进展。综述并分析了当今THz器件与电路以及典型应用的关键技术的发展现状与趋势,包含真空电子领域的行波管、碰撞雪崩渡越时间(IMPATT)二极管、THz谐振隧穿二极管(RTD)、THz肖特基势垒二极管(SBD)、THz CMOS、THz SiGe BiCMOS、THz InP HEMT/InP HBT、D波段GaN HEMT、光子学辅助的太赫兹波技术、石墨烯为代表的二维材料器件与电路。THz器件的应用创新重点包含四个方面:通道测量与建模、多输入多输出(MIMO)天线阵列、智能可重构反射阵列以及通信局域网络架构和实验平台。

新型热离子发电器件理论及其在能量转换器件中的应用

首先基于电子能量的选择机制,介绍两类具有能量选择通道的热离子电流密度方程.以能量选择通道在热载流子太阳能电池中的应用为例,揭示如何利用能量选择通道实现高效的能量转换.其次,根据半导体电子发射的基本原理,给出光增热离子发射电流密度方程,以光增电子隧穿太阳能电池为例,阐述光增热离子实现太阳能的光热集成利用的新原理.最后,根据石墨烯中电子的能量色散关系,给出石墨烯表面发射电子流密度方程,进而分析基于石墨烯热离子效应的能量转换器件的热电性能.文中结合国内外的研究现状,系统地阐明如何评估基于三类新型热离子效应的器件的热力学特性,建立优化理论,指导设计高效的能量转换器件.

新型能量转换微器件的热力学特性综述

新型微器件因其微小体积和高效能量转换等特点而备受关注。热电发电器、热光伏电池、热离子器件和热辐射电池等构成了新型微器件,为推动新能源开发及有效回收余热提供了有效途径,这些固态能量转换器件在两个不同温度的热源间运作,以物理机制将热能部分高效转化为电能,呈现出卓越的功率密度和转换效率。探讨了新型能量转换微器件的热力学特性,结果表明,这些新型微器件在能量转换效率方面表现出色,可满足人们对清洁、高效能源的迫切需求,为能源转换技术的发展提供支持。

用于信息存储、逻辑运算和大脑神经功能模拟的忆阻型离子器件

在电场作用下阳离子或阴离子的传输导致离子导体电阻态的变化,是离子导体的一般性阻变机理.与现有的半导体器件相比,忆阻型离子器件有显著优点:离子器件作为存储器时其信息存储密度高、能耗低、擦写时间只需几纳秒;离子器件还可用于逻辑运算,这样未来的计算机将不受冯·诺依曼瓶颈的限制,信息的存储与处理将均可由离子器件完成.尤为重要的是,用离子器件构建的人工神经网络能够实现类似大脑的学习、记忆和遗忘等功能,美国国防高级研究计划署的SyNAPSE项目有望于2016年制造出与猫智力相当的人工大脑,该人工大脑的能耗约为1 kW,体积小于2 L,这将是人工智能领域的一场革命.纳米离子器件将在下一个信息时代发挥重要作用.

SiN_xH_y/SiO_2氢离子敏器件及其特性

新型的氢离子敏器件采用 PECVD 法淀积含氢量较高的 SiN_xH_y 膜,同时作为敏感膜与二次钝化保护膜,改善了器件的密封性能.器件敏感灵敏度在56～60 mV/pH 之间,较 LPCVD 法淀积的 Si_3N_4 膜高14%.敏感灵敏度的线性度也有明显的改善.

电场对丙酮离子敏感器件输出影响的实验研究

通过实验分析了电场作用对丙酮离子敏感器件的输出影响。实验证明,一定的电场作用可以加快丙酮的分解和电离,使离子敏感器件的输出提高,响应速度加快。然而,电场对水的电离会影响离子敏感器件的输出,实验证明通过信号处理可以消除水电离的影响,实现对丙酮浓度的检测。

新型高效热离子功率器件的性能特性研究

应用固体物理和不可逆热力学理论,研究新型高效石墨烯热离子热电功率器件的性能特性.通过数值求解器件高温和低温端的能量平衡方程,确定器件阴极板和阳极板的温度;分析输出电压和阴极板功函数对器件的伏安特性及两个极板温度的影响,确定器件在最大功率密度和最大效率时的参数特性;折衷考虑功率密度和效率,给出参数的优化取值区间;分析了高温热源温度对优化性能的影响.本文所得结果可为热离子能量转换器件的研制提供理论指导.

太赫兹射频器件与电路(三)

文章叙述了利用等离子技术,包括信号源的产生、放大、调制、变频等器件与电路,来实现太赫兹发射、接收机的原理,最后给出了应用举例。

等离子体显示器件的新发展

本文介绍了等离子体显示器件ＰＤＰｓ的最新动态。现代彩色等离子体显示技术的发展和应用，使得梦想中的壁挂式彩色电视开始步入家庭，并实现了薄型化和轻型化。现在新开发的４０英寸产品即将推向市场。

填充环形等离子体的介质切伦可夫脉塞

利用线性场理论,对填充环形等离子体的介质切伦可夫脉塞进行了详尽的分析;讨论了薄环形相对论电子注包围环形等离子体、处于环形等离子体之间和位于环形等离子体之内,这三种情况下的注波互作用,分别导出了其色散方程;并对色散方程直接进行了数值求解;求得了系统的截止频率、工作频率和波增长率,讨论了有关参数对它们的影响。

突破衍射极限的表面等离子体激元

表面等离子体激元是外部电磁场诱导金属表面自由电子的集体共振,产生沿金属-介质界面传输的表面波,具有亚波长局域、近场增强和新颖的色散特性,在纳米光子学中发挥着重要的角色。利用表面等离子体激元构成的光学器件能够突破衍射极限,实现微电子与光子在同一个芯片上的集成。系统介绍了表面等离子体激元的基本原理,及其在光波导、探测器、调制器和太阳能电池等方面的重要应用。

氧化钨薄膜微型电化学器件的研究

本文论述了WO_3薄膜氢离子敏器件的结构、原理、制备技术和测试分析。利用WO_3薄膜在H+溶液中由绝缘转化为导电特性,成功地研制成氢离子敏器件。这是一种简易而经济的微型pH敏器件技术。

PDP器件中介质的制作技术研究

本文讨论了对 PDP上下基板所用介质层的要求及其浆料选择的原则 ,研究了丝网印刷、干燥和烧结等工艺对介质层厚度、表面状态、透过率、绝缘性能等的影响 ,介绍了减小和消除介质层欠点、针孔、气泡等缺陷的措施 ,确立了一套制作介质层的综合、有效的技术方法。

微波等离子体源分析与紧凑型氢等离子体枪设计

介绍和分析了几种等离子体微波器件中等离子体源 。

高纯GaAs中的等离子体振荡现象

报道了一种新的半导体体效应器件——体等离子体器件 ,它是由很薄的高纯 Ga As层构成 (1— 2μm ) ,在强电场 (大于 2 0 0 k V/ cm )下产生雪崩击穿 ,形成一个由电子和空穴组成的等离子体 ,这一等离子体有较宽的等离子体振荡频率 ,并强烈地依赖于外磁场 ,因此可以做成振荡器及磁敏传感器 。

《锂离子电池技术》课程教学探索与实践

《锂离子电池技术》课程具有知识点多、理解难度大和学科交叉性强等特点。除了学习基本知识点之外,还要通过阅读大量外文文献来跟进最新研究进展。提出通过理论联系实际、教学科研协同发展、加强师生互动和强化课件品质等方法来提升教学效率。