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内建电场与偶极场协同增强SnNb_(2)O_(6)/富氮C_(3)N_(5)S型异质结光催化性能

物理化学学报 2024年第10期40卷 48-51页

作者：刘倩倩杜兴李宛飞戴维林刘波苏州科技大学材料科学与工程学院苏州市微纳光电材料与传感器重点实验室江苏苏州215009 姑苏实验室江苏苏州215123 复旦大学化学系上海市分子催化与创新材料重点实验室上海200433

定向电荷转移是调控光生载流子分离动力学的一种极具吸引力的策略。本文通过在SnNb_(2)O_(6)纳米片上原位生长C_(3)N_(5)纳米棒,设计一种具有强内建电场(IEF)和偶极场(DF)的新型2D/1D SnNb_(2)O_(6)/富氮C_(3)N_(5)S型异质结。通过构筑... 详细信息

定向电荷转移是调控光生载流子分离动力学的一种极具吸引力的策略。本文通过在SnNb_(2)O_(6)纳米片上原位生长C_(3)N_(5)纳米棒,设计一种具有强内建电场(IEF)和偶极场(DF)的新型2D/1D SnNb_(2)O_(6)/富氮C_(3)N_(5)S型异质结。通过构筑S型异质结,在界面处产生IEF,促进电荷从SnNb_(2)O_(6)向C_(3)N_(5)的定向迁移。与此同时,C_(3)N_(5)中的DF提供一种驱动力,将光生电子定向转移至活性位点。通过IEF和DF的协同效应,SnNb_(2)O_(6)/C_(3)N_(5)异质结实现了快速的定向电子转移,从而显著提高了电荷分离效率。研究结果表明,SnNb_(2)O_(6)/C_(3)N_(5)异质结的最佳产氢速率高达1090.0μmol·g^(-1)·h^(-1)(反应过程中持续释放H2气泡),分别是SnNb_(2)O_(6)和C_(3)N_(5)的38.8和10.7倍。此外,SnNb_(2)O_(6)/C_(3)N_(5)异质结在去除罗丹明B、四环素和Cr(Ⅵ)方面也表现出优异的光催化性能。通过电子顺磁共振(EPR)、时间分辨光致发光光谱(TPRL)和密度泛函理论(DFT)计算,本文系统探讨了SnNb_(2)O_(6)/C_(3)N_(5)异质结的定向电荷转移机制。这项研究为开发高效异质结光催化剂提供了一种可行的方法。

关键词： SnNb_(2)O_(6)/C_(3)N_(5) 内建电场偶极场光催化性能定向电荷转移

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基于相变薄膜高分辨激光直写光刻研究进展(特邀)

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中国激光 2024年第12期51卷 329-348页

作者：郭嘉龙魏涛魏劲松胡敬程淼刘倩倩王瑞瑞李宛飞刘波苏州科技大学材料科学与工程学院苏州市微纳光电材料与传感器重点实验室江苏苏州215009 中国科学院上海光学精密机械研究所微纳光电材料与器件实验室上海201800

激光直写光刻因其高速、低成本、无需掩模辅助以及能实现大面积的微纳结构制造的优点,在光学元件制造、光学成像、微机电系统等领域中具有广阔的应用前景。然而,受到光学衍射极限的限制,激光直写光刻的分辨率难以达到nm量级。相变薄膜... 详细信息

激光直写光刻因其高速、低成本、无需掩模辅助以及能实现大面积的微纳结构制造的优点,在光学元件制造、光学成像、微机电系统等领域中具有广阔的应用前景。然而,受到光学衍射极限的限制,激光直写光刻的分辨率难以达到nm量级。相变薄膜具有制备工艺简单、热阈值效应明显、相变前后显影选择性好等特点,能为实现高分辨激光直写光刻提供新的解决方案。首先,介绍了基于相变薄膜的高分辨激光直写光刻原理。其次,综述了近年来用于高分辨激光直写光刻的SbTe基、GeSbTe基和其他类型相变薄膜的光刻特性、刻蚀选择性以及相关机理。然后,进一步综述了相变薄膜的高分辨激光直写光刻在相变存储、光学传感、光学器件制造及灰度/彩色打印等领域中的应用潜力。最后,对相变薄膜在高分辨激光直写光刻方面的应用前景进行了总结与展望。

关键词：光刻高分辨激光直写相变薄膜热阈值应用

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金属有机框架/纳米酶复合SERS基底在生物医学分析领域的应用与展望

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光散射学报 2024年第1期36卷 16-22页

作者：胡森蒋雨宁曹佳颖郑强廷吴一萍郭小玉应叶刘新玲文颖杨海峰上海师范大学资源化学教育部重点实验室上海市稀土功能材料重点实验室上海市分子成像探针与传感器高校重点实验室上海200234

表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)技术是基于分子振动指纹信息的分析方法,灵敏度高,选择好,可无损现场检测,加之水体系干扰小,在生物样本分析和医学早期诊断等领域有潜在的应用前景。纳米酶是人工模拟酶,与天... 详细信息

表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)技术是基于分子振动指纹信息的分析方法,灵敏度高,选择好,可无损现场检测,加之水体系干扰小,在生物样本分析和医学早期诊断等领域有潜在的应用前景。纳米酶是人工模拟酶,与天然酶相比,易于批量制备、种类多样和环境稳定的优点。金属有机框架化合物(Metal-organic framework,MOF)便于设计和合成,具有介孔晶体结构,比表面积大,可固载其它纳米材料,提高稳定性。本综述关注纳米酶、MOF与SERS基底复合提高分析性能和稳定性,重点介绍了基于MOF/纳米酶/SERS技术平台在生物医药分析领域的应用现状与展望。

关键词：表面增强拉曼散射金属有机框架纳米酶生物医学分析

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硬件损伤下多窃听器NOMA系统平均保密容量分析

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Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2024年第2期41卷 244-252页

作者：何安苏虞湘宾周玥南京航空航天大学电子信息工程学院中国南京211106 中国科学院无线传感器网络与通信重点实验室中国上海200050

研究了非正交多址(Non‑orthogonal‑multiple‑access,NOMA)接入通信系统的物理层安全性能。当基站采用下行NOMA方案发送信息时,由于信道的开放性,信息容易被窃听,而当存在多个随机分布的窃听者时,安全性能会进一步降低。为了增强存在硬... 详细信息

研究了非正交多址(Non‑orthogonal‑multiple‑access,NOMA)接入通信系统的物理层安全性能。当基站采用下行NOMA方案发送信息时,由于信道的开放性,信息容易被窃听,而当存在多个随机分布的窃听者时,安全性能会进一步降低。为了增强存在硬件损伤系统的物理层安全性能,本文考虑保护区的方法,针对地面用户与基站之间存在直连链路的情况,采用莱斯衰落来建模小尺度衰落。本文还假设多个窃听者的位置遵循齐次泊松点过程(Homogeneous Poisson point process,HPPP),借助高斯切比雪夫积分公式,推导了平均保密容量的闭式表达式,并给出了在高信噪比情况下的渐近表达式来获得进一步见解。仿真结果验证了保护区方法在增强安全性能方面的有效性,并说明了不同参数对系统保密性能的影响。

关键词：平均保密容量非正交多址硬件损伤莱斯衰落物理层安全

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基于纸基印迹预富集的痕量镉电化学传感器

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传感器与微系统 2024年第3期43卷 47-51页

作者：杨洋春胡敬芳肖疏雨宋钰李延生高国伟北京信息科技大学自动化学院北京100192 北京信息科技大学传感器重点实验室北京100101 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感器联合国家重点实验室上海200050

重金属镉离子(Cd(Ⅱ))是水体质量评价的重要指标之一,本文提出一种基于纸基印迹预富集的痕量镉电化学传感器构建方法,将离子印迹技术、丝网印刷技术、蜡印法和电化学还原有机结合,合成纸基Cd(Ⅱ)印迹聚合物膜(Cd(Ⅱ)-IIP@paper),获得改... 详细信息

重金属镉离子(Cd(Ⅱ))是水体质量评价的重要指标之一,本文提出一种基于纸基印迹预富集的痕量镉电化学传感器构建方法,将离子印迹技术、丝网印刷技术、蜡印法和电化学还原有机结合,合成纸基Cd(Ⅱ)印迹聚合物膜(Cd(Ⅱ)-IIP@paper),获得改性后的纸基电极(rGO/SPCE@paper)。通过优化石墨烯沉积时间、预富集时间、模板离子洗脱时间等实验条件,发现在5~100μg/L浓度范围内Cd(Ⅱ)溶出峰电流与浓度表现出良好的线性关系,检出限为0.91μg/L(S/N=3)。结果表明:Cd(Ⅱ)-IIP@paper具有较好的重复性和稳定性,制备的电化学传感器表现出良好的选择性,将其应用于实际水样中Cd(Ⅱ)的检测,回收率在94.0%~104.4%之间,具有较强的实用价值。

关键词：纸基离子印迹聚合物预富集电化学传感器水质痕量镉离子检测

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纸基微流控芯片及其水环境检测方法研究进展

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中国造纸学报 2023年第3期38卷 133-143页

作者：王林哲胡敬芳杨洋春宋钰李延生高国伟北京信息科技大学自动化学院北京100192 北京信息科技大学传感器重点实验室北京100101 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感器联合国家重点实验室上海200050

我国水环境污染问题较为突出,发展水环境污染物快速检测方法,是目前及时有效治理水环境问题的迫切需要。近年来,纸基微流控芯片(Paper-based microfluidic analytical devices,µPAD)在环境监测领域得到快速发展,它具有成本低、制... 详细信息

我国水环境污染问题较为突出,发展水环境污染物快速检测方法,是目前及时有效治理水环境问题的迫切需要。近年来,纸基微流控芯片(Paper-based microfluidic analytical devices,µPAD)在环境监测领域得到快速发展,它具有成本低、制作简单、试剂消耗少、携带方便、环保等特点,符合世界卫生组织(WHO)制定的现场快速检测装置“ASSURED”标准。本文综述了µPAD及其水环境检测方法的研究进展,首先介绍了在提升纸基材料性能方面取得的研究成果,讨论了µPAD的制备方法及其改进方案,并总结了几种应用于µPAD流体运动控制技术,然后重点介绍了基于µPAD的水环境快速检测方法与传感器构建方法取得的研究进展,最后讨论了µPAD目前的局限性并展望了其发展前景。

关键词：纸基微流控芯片水环境污染快速检测

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基于MIS电容器的Al_(2)O_(3)与In_(0.74)Al_(0.26)As的界面特性

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红外与毫米波学报 2022年第2期41卷 384-388页

作者：万露红邵秀梅李雪顾溢马英杰李淘中国科学院上海技术物理研究所传感器技术国家重点实验室上海200083 中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

采用In_(0.74)Al_(0.26)As/In_(0.74)Ga_(0.26)As/In_(x)Al_(1-x)As异质结构多层半导体作为半导体层,制备了金属-绝缘体-半导体(MIS)电容器。其中,SiN_(x)和SiN_(x)/Al_(2)O_(3)分别作为MIS电容器的绝缘层。高分辨率透射电子显微镜和X射线光电子能谱的测试结果表明,与通过电感耦合等离子体化学气相沉积生长的SiN_(x)相比,通过原子层沉积生长的Al_(2)O_(3)可以有效地抑制Al_(2)O_(3)和In_(0.74)Al_(0.26)As界面的In2O3的含量。根据MIS电容器的电容-电压测量结果,计算得到SiN_(x)/Al_(2)O_(3)/In_(0.74)Al_(0.26)As的快界面态密度比SiN_(x)/In_(0.74)Al_(0.26)As的快界面态密度低一个数量级。因此,采用原子层沉积生长的Al_(2)O_(3)作为钝化膜可以有效地降低Al_(2)O_(3)和In_(0.74)Al_(0.26)As之间的快界面态密度,从而降低In_(0.74)Ga_(0.26)As探测器的暗电流。

关键词： InAlAs 原子层沉积 Al_(2)O_(3) SiN_(x)金属-绝缘体-半导体电容器界面态密度

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基于STM32的水质重金属监测系统设计

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制造业自动化 2023年第7期45卷 15-21,30页

作者：刘耀辉胡敬芳宋钰李延生高国伟北京信息科技大学自动化学院北京100192 北京信息科技大学、传感器重点实验室北京100101 北京信息科技大学、现代测控技术教育部重点实验室北京100101 中国科学院上海微系统与信息技术研究所、传感器联合国家重点实验室上海200050

我国水质污染问题突出,严重影响了农作物的正常生长,尤其是重金属离子,会在农作物体内积累,进而影响人体健康。针对此问题,设计了一种基于STM32F103系列单片机的水质监测系统,该系统的硬件部分包括主控制器、前端数据采集模块和无线传... 详细信息

我国水质污染问题突出,严重影响了农作物的正常生长,尤其是重金属离子,会在农作物体内积累,进而影响人体健康。针对此问题,设计了一种基于STM32F103系列单片机的水质监测系统,该系统的硬件部分包括主控制器、前端数据采集模块和无线传输模块。主控制器选用STM32F103RCT6单片机,用于完成对各硬件模块的控制工作,前端数据采集模块用于数据的采集,无线传输模块选用的nRF24L01无线射频收发芯片,实现了数据传送到后端的作用。软件部分针对各硬件部分应用C语言完成了相应功能的程序设计,最终实现整个系统的数据采集、处理、传输。最后,对设计的检测系统进行了水质重金属Cr(VI)测试分析,检测结果与电化学分析仪CHI660E测试结果相比,平均相对误差小于12%,表明该系统的精度可以满足实际应用需求。

关键词：水质污染 STM32F103系列水质监测系统无线射频技术

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一种低功耗可级联拓展的电刺激IC

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半导体技术 2025年第1期50卷 64-70页

作者：吴黎霞张轩薛宁姚镭刘春秀中国科学院空天信息创新研究院传感器技术国家重点实验室北京100094 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100094 上海矩智科技有限公司上海201899 临港实验室上海200031

设计了一种低功耗可级联拓展的电刺激芯片,该芯片主要由16个独立电刺激通道、一个全局数字控制器(GDC)及电流偏置模块组成。每个独立电刺激通道包含一个8 bit数模转换器(DAC)、一个高压刺激前端(SFE)电路以及通道本地数字控制器(LDC),... 详细信息

设计了一种低功耗可级联拓展的电刺激芯片,该芯片主要由16个独立电刺激通道、一个全局数字控制器(GDC)及电流偏置模块组成。每个独立电刺激通道包含一个8 bit数模转换器(DAC)、一个高压刺激前端(SFE)电路以及通道本地数字控制器(LDC),能够输出脉冲幅度/宽度/相位间隔时间可独立配置的单极性双相脉冲刺激电流。GDC控制16个通道的配置和刺激使能,并有一个可进行多芯片级联拓展的控制接口。LDC和GDC共用同一组时钟/数据控制信号,节省了端口资源。提出的电路采用GF 0.18μm CMOS BCD高压工艺进行设计和制备,总面积为1.5 mm×3.1 mm。测试结果表明,在5 V/15 V/-15 V供电下,该电路的静态功耗为2.14μW,最大输出电流为1 mA,输出200μA恒定电流时顺从电压为13.5 V。

关键词：电刺激集成电路(IC) 低功耗可拓展性多通道电刺激器

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写字机器人绘制纸基微流控芯片便携检测Ca^(2+)

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分析测试学报 2022年第11期41卷 1607-1613页

作者：刘旭高国伟胡敬芳张开宇李延生北京信息科技大学传感器实验室北京100101 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050

纸基微流控芯片是一种纸质基底芯片,具有性能优良、价格低廉的优势,然而其制备技术多依赖专业昂贵的设备,限制了纸基微流控芯片的发展。该文采用成本低廉的家用写字机器人,将具有敏感特性的智能水凝胶绘制在纸质基底材料上,得到具有水... 详细信息

纸基微流控芯片是一种纸质基底芯片,具有性能优良、价格低廉的优势,然而其制备技术多依赖专业昂贵的设备,限制了纸基微流控芯片的发展。该文采用成本低廉的家用写字机器人,将具有敏感特性的智能水凝胶绘制在纸质基底材料上,得到具有水凝胶阀门的纸基微流控芯片。以Ca^(2+)为模型靶标,该纸基微流控芯片能实现不同浓度(0.1~50 mmol/L)Ca^(2+)溶液的裸眼定量检测,并具有很好的易用性和重现性。同时采用ILX506 CCD传感器制作纸基微流控芯片的数字显示设备,以实现芯片测量结果的自动读取功能。该方法能快速便捷、低成本地制备多条纸基微流控芯片,为其普适化制备提供了新的研究思路,在发展中地区具有良好的推广前景。

关键词：纸基微流控芯片写字机器人水凝胶快速检测可视化定量检测

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