摘要：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。

摘要：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.

摘要：采用Au/In键合技术并引入凸点层设计,制备了用于光通信领域的二维平行板式静电扭转微镜阵列。相较于其他键合技术,Au/In键合实现了低温键合并与硅通孔技术相容。此外,相对于梳齿驱动,采用平行板电容的扭转微镜有助于实现更高的占空比,便于阵列制造。凸点层的设计提升了键合强度,平均键合强度达8.97 MPa。微镜的实测结果与有限元仿真基本一致,内、外轴分别在13.7 V和18.2 V的直流电压下实现了0.7°的机械转角。

摘要：795 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)作为铷基芯片级原子钟(Rb-CSAC)的光源,其输出光的偏振不稳定会降低Rb-CSAC的稳定度和精确度。为了满足Rb-CSAC对795 nm VCSEL偏振稳定的需求,设计了一种具有表面菱形孔的偏振稳定的795 nm VCSEL。通过有限时域差分(FDTD)法计算了VCSEL的偏振特性,结果表明VCSEL的顶部分布式布拉格反射镜(DBR)在表面菱形孔的长轴和短轴方向具有不同的反射率。反射率高的偏振模式阈值增益低,成为VCSEL优先激射的主导偏振模式。为进一步提高VCSEL的偏振抑制比(OPSR),将VCSEL的氧化孔制作成尺寸为5.5μm×4.1μm的菱形。对不同长、短轴的表面菱形孔795 nm VCSEL进行偏振测试,结果表明,当表面菱形孔的尺寸为4μm×6μm,且菱形氧化孔的长轴与表面菱形孔的长轴相互垂直时,VCSEL的OPSR可达到16.22 dB。

摘要：高频压电微机械超声换能器(PMUT)应用于各种场景,如指纹识别、无损检测、医疗成像.在当前非侵入式血管成像应用中,存在换能器使用锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)及局限于1-D PMUT阵列的问题.设计并制作了一种基于ScAlN材料压电薄膜的2D-PMUT阵列.为了进一步得到阵列最佳的输出性能,降低栅瓣影响,设计了间距为波长的1/2(300 μm)的并联六边形阵列,增大了填充因子,降低了阻抗,提高了输出电流.采用SOI晶片作为PMUT的基本结构,设计了微机电系统(MEMS)工艺流程,并完成了晶片制作.通过扫描电子显微镜和聚焦离子束切割确定PMUT的形貌和结构尺寸,并且测得在水中的谐振频率为2.36 MHz.仿真与测试结果表明,测试误差为9.2%,位移灵敏度较好,有望满足非侵入式血管成像应用需求.

摘要：设计具有丰富活性位点的低成本且稳定的电催化剂对于提高析氧反应效率仍然具有挑战性。本文采用电化学沉积的方法,在铜箔上制备了非晶-结晶共存的三元Ni-Co-Mo金属氧化物薄膜催化剂.实验结果表明,Ni-Co-Mo催化剂具有非晶-结晶异质结构,经过表面重构后,发生了显著的Mo离子析出,从而导致稳定后的催化剂中富含大量的氧空位.具有丰富氧空位的非晶-结晶异质结催化剂,能够暴露更多的催化活性位点并降低电子转移阻抗,显著提升催化剂析氧反应性能.在1mmolKOH中的电化学测试表明,重构后的催化剂驱动20mA/cm^(2)电流密度的过电位仅为308mV,塔菲尔斜率为90mV/dec.同时,该催化剂可以在20mA/cm^(2)的电流密度下连续工作超过24小时,显示出良好的稳定性.

摘要：可快速连续调谐的小尺寸窄线宽外腔半导体激光器是调频连续波(FMCW)激光雷达、量子技术等领域的核心器件。通过紧凑的反馈光路设计,采用腔长为2.5 mm的法布里-珀罗腔(FP腔)反馈压窄线宽,并结合压电陶瓷(PZT)进行腔长扫描,组装了波长为1550 nm的小型化可调频的激光样机。采用光纤长度为1 m的马赫-曾德尔干涉仪,在重复频率为0.1、1.0、10.0、100.0 kHz下分别测得激光器无跳模的连续调谐范围为25.0、21.6、18.0、10.0 GHz。基于20 km长光纤的延时自外差法,测得3 dB线宽约为10 kHz。未来通过更加紧凑的光路设计,可以获得更大调频范围的超窄线宽激光。

摘要：针对图像处理中的超越函数的计算,对传统的CORDIC算法进行研究改进,设计并实现了定点、浮点计算的硬件单元。提出两种CORDIC算法迭代的微旋转角度,扩展了函数计算的定义域,并采用角度编码的方式减少了三角函数计算的迭代次数。可在向量模式下实现反正切、开方以及旋转模式下正弦、余弦这4种超越函数的计算。定点、浮点单元均采用流水线的结构设计,可通过模式配置选择计算的函数。浮点单元采用IEEE-754单精度浮点数的格式,数据通路包括对阶、迭代、规格化,以24个时钟周期完成一次浮点数的计算。编写SystemVerilog平台的验证,定点计算精度最差为10^(-3),浮点计算误差为10^(-7),并在FPGA上进行板级验证,32 bit定点数计算最大工作频率可达243.9 MHz,相比传统的CORDIC算法占用的资源更小。将改进的定点CORDIC算法应用于图像Sobel边缘检测,边缘更加清晰,成像速度更快,并搭建FPGA图像数据采集、处理与显示系统,完成算法处理的实际验证。

摘要：中性/弱酸性水系锌锰电池因其能量密度高、价格低廉、环境友好等优势受到广泛关注。然而,现有的二氧化锰正极材料存在导电性能差,在充放电过程中易于溶解等问题。这严重影响了电池的倍率性能和循环稳定性,阻碍了中性锌锰电池的应用。为了解决上述问题,本文设计了以碳纳米管(CNT)网络薄膜为导电基底沉积聚吡咯(PPy)包覆二氧化锰(PPy@MnO_(2)/CNT)的多级结构电极。碳纳米管和聚吡咯组装形成高比表面积的三维交联导电网络,为活性材料提供了快速的电子、离子传输通道;聚吡咯包覆纳米级二氧化锰能够有效地抑制二氧化锰的溶解,进而提升电池的倍率特性和循环稳定性。以PPy@MnO_(2)/CNT作为正极材料组装的水系锌锰电池在1 A·g^(-1)的电流密度下,比容量达到210 mAh·g^(-1),循环1000圈后,电池依然具有较高的容量保持率(85.7%)。本工作的导电聚合物包覆活性物质的策略可为发展高稳定柔性储能器件提供新思路。

摘要：基于低温溶液工艺的钙钛矿发光二极管由于低成本,高色纯度,宽色域等优势受到广泛关注。然而,在溶液结晶成膜过程中,钙钛矿晶粒无规形核、快速生长,导致薄膜存在大量的针孔和缺陷,严重影响器件性能。本文通过原位荧光和结构表征技术证实,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)添加剂在特定的链段长度下,能优化调控钙钛矿结晶动力学,延缓晶粒生长速度,使得钙钛矿薄膜粗糙度由1.489 nm降低到0.954 nm,缺陷密度从1.55×10^(18)cm^(-3)降低至1.05×10^(18)cm^(-3)。相应地,薄膜荧光量子产率从16.9%提升到58.9%,器件外量子效率从8.55%提高到了18.00%。本文通过原位表征技术,全方位解析了添加剂分子结构对钙钛矿结晶动力学的调控机理,为添加剂分子的优化设计提供了直观依据。