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    • 简介:当今社会经济迅猛发展,随之而来的能源短缺以及生态环境问题,已然成为人类关心的热点,面对环境污染控制和净化的研究也已成为亟待全球科学家攻克的重要难题。光催化技术是一种绿色的高级氧化技术,在光的照射下,半导体材料能够活化氧气分子或水分子,使之产生具有活性的自由基,降解和消除掉各种环境污染物。光催化技术不仅能够有效的利用太阳能,将其转化为氢能等容易为人类所用的能源,从而解决资源短缺等问题还能够把有毒、有害的有机、无机环境污染物降解或者矿化为低毒性甚至无毒性的物质,降低对环境造成的污染。然而,以二氧化钛TIO2为代表的传统半导体氧化物光催化剂,因其本身能带结构局限,存在对光的响应范围较窄等问题,导致对太阳能的利用率较低,同时其本身还有稳定性较差等缺点,这些因素都限制了其在光催化领域的发展和应用。因此,如何实现光能的有效转换,寻找和制备具有宽光谱响应范围、高量子效率且易回收利用等优势的光催化材料是亟待研究者解决的关键科学性问题。目前,以石墨相氮化碳GC3N4为代表的非金属层状材料,其特殊的电子结构,使之展现出独特的性能,同时它还具备良好的热稳定性、化学稳定性,成为科研工作者研究和关注的热点。另外该材料成本低廉,具有合适的能带结构,其禁带宽度EG约为27EV,是类似于石墨的片层结构材料,可以从多种富含氮元素的天然材料中制得。GC3N4在可见光照射下即可光解水、光催化降解多种污染物,是一种理想的可见光响应型光催化剂。但光谱吸收范围窄、比表面积小、光生电子空穴对复合率高等缺陷影响了其光催化性能的提升。本论文以GC3N4为研究中心,通过多种修饰改性方法,改善其光催化性能,在对该材料进行微观结构表征以及光催化性能评价基础上,对其性能提升的原因及作用机制进行了详细的分析,主要研究内容如下首先,以多层GC3N4为基底材料,通过半导体复合的方法来提高其可见光催化性能。采用离子交换法分别制备了银氯化银AGAGCL和碘化银AGI纳米颗粒改性的GC3N4纳米复合材料AGAGCLGC3N4和AGIGC3N4,一方面扩展了GC3N4可以利用的可见光范围另一方面利用二者之间的协同效应促进光生电子空穴对的分离,提升其光催化降解性能。利用多种表征方法分别对AGAGCLGC3N4和AGIGC3N4纳米复合材料的微观结构和形貌进行分析,并深入考察了AGAGCLGC3N4和AGIGC3N4纳米复合光催化剂在可见光照射下降解环境有机污染物的性能。结果表明,随着AGAGCL和AGI含量的升高,复合光催化剂在可见光区的吸收逐渐增强。在可见光的照射下,AGCLGC3N4中会有部分AG单质出现,形成AGAGCLGC3N4复合纳米材料,AG单质的等离子共振效应以及材料之间构建的协同作用共同提升了光催化性能,然而该体系仍存在稳定性较差的问题相比之下,AGI具有更强的光催化活性,与GC3N4的复合可增强AGI的稳定性,二者之间的协同作用有助于光生电子空穴对的迁移和分离,最终使复合材料的光电流强度和光催化活性等均得到显著提高。其次,与石墨材料相比,二维以及三维结构的石墨烯材料具有更优越的光电性质和表面特性。而层状GC3N4材料与石墨结构相似,层间以范德华力相连,比表面积较小,影响了其光催化性能。借鉴石墨烯的研究思路,以多层GC3N4材料为基底,通过剥离、自组装等方式将其制备成二维或者三维结构,打破GC3N4材料层间的范德华力,增大其表面积并提升其光催化性能。采用溶剂剥离法,控制合成了二维类石墨烯型氮化碳GLC3N4,该材料具有较高的比表面积、有效的电子空穴对分离率和优越的光电性能,在可见光照射下,GLC3N4的光电流强度和光催化活性都得到了显著的提高。另外,在二维GLC3N4研究的基础上,进一步在离子液体的辅助下,将体相GC3N4转变为具有三维网络结构的GC3N4水凝胶。运用多种表征手段结合理论计算研究了三维网络结构GC3N4水凝胶形成的机理,据此提出了一个将层状材料剥离转化成稳定的三维水凝胶的普适性方法。研究表明,三维网络结构GC3N4水凝胶具有特殊的电子结构和光学特性,可拓展GC3N4在光学等领域的应用,这为后期湿法化学的研究以及纳米材料光电特性的调控提供了新的方法和思路。综合二维GLC3N4与三维GC3N4水凝胶光催化特性的研究可以发现二维GLC3N4因具有较大的表面积和优异的光生载流子转移和分离效率,而具备更优的光催化性能。最后,为进一步提升二维GLC3N4的光催化性能,而向其中引入具有宽光吸收范围、高量子效率、强光生载流子迁移能力的新型纳米材料,利用复合材料的协同效应提升其电子空穴对的分离效率及其对可见光的吸收能力。基于此,设计制备了ZNSGLC3N4以及GLMOS2C3N4复合材料,并将其应用于光催化降解有机污染物。研究结果显示,在可见光照射下,不同维度的纳米复合材料光催化降解有机污染物的活性优于纯GLC3N4材料。随着复合材料单体间接触面积的增加,建立了载流子的快速传输通道,加速了界面电荷的转移能力,能够显著改善GLC3N4的光电化学性质。同时,复合纳米材料提高了对可见光的利用率,实现了有机污染物的高效、深度降解。该研究工作展示的独特策略可以扩展到其他纳米复合体系中,也为合理设计和优化其他重要的化学和催化反应提供了新的研究思路和实验手段。
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      上传时间:2022-07-26
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    • 简介:随着数字通信技术的发展与普及,高码率通信信号已较为普遍地应用于卫星地面站、雷达、无线通信等领域,针对此类信号设计的数字化硬件平台主要体现在高速高精度矢量信号的量化采集、FPGA芯片间并行多路数据的收发处理、大容量的板载存储及高速传输等方面的设计。此外,从整机一体化的角度考虑,硬件系统的主控平台应满足对多制式解调模块的兼容性和可扩展性。因此,本文研制了一种输入中频720MHZ、支持最高360MSPS符号率的多制式解调分析于一体的矢量信号测量系统。论文的主要研究内容包括1信号调理与采集电路设计。通过对硬件平台整体方案分析,论文完成了包括高精度量化采样、输入调理电路、GHZ级高稳采样时钟的电路设计。2矢量信号解调电路设计。主要包含高速ADC采样多路数据流的ISERDES解串接收设计,基于OSERDES技术实现FPGA器件间高速数据传输设计,以及解调算法单元的配置与控制。3大容量符号数据板载缓存与高速传输设计。根据系统捕获符号数据的长度及传输速率设计要求,完成了基于DDR3SDRAM的解调数据缓存逻辑设计;采用了PCIEXPRESS总线DMA传输模式,完成了符号数据的高速传输设计。4仪器主控与显示模块设计。根据仪器操作、显示需求及解调通道可扩展分析,论文基于COMEXPRESS总线的电路结构,设计了一种集界面显示、测量数据存储、整机控制于一体的主控与显示模块,同时搭载仪器标准的外设接口,实现了整机数据处理、图形显示及人机交互等功能。通过对硬件平台各核心电路的联调及测试工作表明各模块指标功能正确,所设计硬件平台可支持高码率矢量信号的解调与测量功能,论文设计达到了预期的目标。
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      上传时间:2022-07-25
      页数: 84
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    • 简介:半导体光催化技术对解决能源和环境危机具有重要的意义。光催化技术通过半导体光催化剂吸收清洁、可再生的太阳能,在温和的条件下实现光催化氧化还原反应。制备高活性、高选择性、高稳定性、廉价的光催化剂是光催化技术实现大规模应用的关键。以二氧化钛TIO2为代表的传统光催化剂的带隙宽,只能被紫外光激发,这极大地阻碍了TIO2作为光催化剂的发展。因此,廉价、高效、高稳定的可见光催化剂的开发备受关注。本文将材料的可控合成、先进的表征和机理研究“三位一体”相结合,用于廉价、高效、高稳定性的具有可见光响应能力的石墨相氮化碳GC3N4材料的设计和制备,以提高单体GC3N4在可见光照射下催化降解环境有机污染物的性能。同时,根据所制备的GC3N4材料的性能、结构、组成等之间的构效关系深入研究光催化性能增强机制。在本论文中,我们通过调控GC3N4的组成来提高其对可见光的吸收和光生电子空穴对的分离效率通过调节GC3N4的维度来提高光生电荷的分离和传输能力,以改善其光催化降解污染物的活性并通过调控GC3N4的光生电荷的迁移来实现光生载流子的生成,以提高其光催化降解污染物的性能。本文的主要研究成果如下1以纳米立方体的CEO2负载GC3N4为体系,通过调控复合物的组成来研究CEO2GC3N4光催化降解环境有机污染物的性能。研究结果表明,CEO2的引入抑制了GC3N4的光生载流子的复合。负载在单体GC3N4表面的CEO2具有规则的立方体形貌,且尺寸在310NM,小尺寸的CEO2具有量子限制效应。光生载流子的有效分离和量子限制效应共同作用于光催化反应,提升了CEO2GC3N4复合物的光催化活性。2采用机溶剂液相剥落法合成了二维类石墨烯氮化碳,通过优化不同的有机溶剂,调控类石墨烯氮化碳的层厚,并研究了类石墨烯氮化碳的光催化降解环境有机污染物的性能。研究发现,由于类石墨烯氮化碳在Z轴方向上只有几个原子层厚度,极大地缩短了光生载流子从其体相迁移到表面的距离。因此,类石墨烯氮化碳的光生载流子得到有效的分离。同时,由于类石墨烯氮化碳具有较大的比表面积,其能提供更多的吸附位点和活性位点,从而有效地提升其光催化降解环境有机污染物性能。3采用热氧化法控制合成了单原子层氧掺杂GC3N4(OGC3N4)纳米片光催化材料,通过调控煅烧时间和次数,宏量制备了具有原子层结构的氧掺杂GC3N4纳米片,并将其应用于光催化降解环境有机污染物。研究发现,在空气气氛下,多层氮化碳被逐步裁剪成二维结构,并最终形成单原子层结构。少量的O有效地掺杂于GC3N4纳米片结构中。单原子层的OGC3N4纳米片在Z轴方向只有一层,其光生载流子迁移到催化剂表面的距离大大缩短,有利于提升光生载流子的迁移速率且二维单原子结构和O的引入还抑制了单原子层的OGC3N4的光生载流子复合率,提升了其光催化降解环境有机污染物的性能。此外,单原子层的OGC3N4纳米片能光催化降解多种有机污染物。与P25相比,单原子层的OGC3N4紫外光催化降解4CP的性能也得到了明显的提升。4采用非模板法制备二维超薄多孔氧掺杂GC3N4纳米片PUOCNS,并研究了二维多孔结构和O掺杂对GC3N4光催化降解环境污染物性能的影响。通过煅烧使GC3N4膨胀随后在常温下,通过混合酸氧化法制备了PUOCNS。研究发现,二维超薄多孔结构和O的引入提升了GC3N4光催化降解环境有机污染物的性能。其中,PUOCNS的二维超薄多孔结构不仅大大缩短了光生载流子的迁移距离,而且提供了更多的吸附位点和活性位点。此外,O的引入使材料的电荷分布发生了改变,光生载流子的寿命得到了延长,提高了其参与光催化反应的概率,从而提升了PUOCNS的光催化性能。PUOCNS的光催化降解有机污染物MO的活性比单体GC3N4提升了71倍。5构建了具有电子定向迁移能力的AG2DC3N4CNTS光催化复合材料,协同地利用AG的等离子效应和CNTS的导电性来提升2DC3N4光催化材料的光生载流子的生成、迁移和分离,从而提升了其光催化降解环境有机污染物的性能。在可见光照射下,AG2DC3N4CNTS复合物中AG纳米立方体的表面等离子共振效应被激发产生热电子并注入2DC3N4的导带中与2DC3N4的光生电子汇集。随后,在2DC3N4导带上的高密度的电子通过具有优良导电性的CNTS迁移到催化剂的表面参与光催化反应。AG纳米立方体和CNTS两者协同作用于2DC3N4,从而提高了AG2DC3N4CNTS复合物可见光催化降解环境有机污染物的性能。6以二维层状结构的ΑFE2O32DGC3N4为体系,通过水热法先合成了ΑFE2O3,随后通过与三聚氰胺分步多次煅烧形成二维结构的Z型机制复合光催化剂ΑFE2O32DGC3N4。在可见光照射下,ΑFE2O3导带上的光生电子与2DGC3N4价带上的光生空穴通过ΑFE2O3和2DGC3N4形成的致密界面进行复合,而留在ΑFE2O3价带上的光生空穴和留在2DGC3N4导带上的光生电子能有效地参与光催化氧化还原反应。这不仅提高了单一组分光催化剂的氧化还原能力,还抑制了其光生电子空穴对的复合。通过同步辐射表征发现ΑFE2O3是与2DGC3N4中的碳原子发生相互作用,从而提高了Z型机制光催化剂ΑFE2O32DGC3N4光催化降解环境有机污染物的性能。
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      上传时间:2022-07-26
      页数: 170
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    • 简介:模数转换器ADC是连接模拟电路和数字电路的桥梁,随着数字信号处理系统的快速发展,作为将模拟信号转换成数字信号的模数转换器性能的好坏,特别是在功耗和速度上的要求,成为了数字化系统具有更高性能的关键因素。本文设计的FLASH型ADC结构中采用了二步容性插值技术,减少了芯片面积、降低了功耗和输入结点电容;从速度角度考虑,采用斩波倒相放大器流水工作方式,提高采样速率。为了提高数码转换精度,设计了片上二阶补偿带隙基准作为ADC的参考电压源,该参考源在40125℃温度范围内温度系数为65PPM℃;同时设计了去“气泡”电路,避免由温度计码错误引起的编码错误。另外,设计了低功耗控制端,降低芯片在等待状态下的功耗。通过电路仿真,本设计的6位ADC在100MHZ下,其最大积分非线性和微分非线性分别为05LSB和±05LSB,无杂波动态范围(SFDR)为4024DB,信噪失真比(SNDR)为316DB,静态功耗为24MW,动态功耗为41MW,等待状态功耗为12MW。最后采用05ΜMCSMC双层多晶硅混合工艺进行了版图设计,版图芯片面积为114MM2,后仿真得出SFDR为303DB,总谐波失真为49%。
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      上传时间:2022-07-26
      页数: 57
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    • 简介:在数字通信系统中,多径传输引起的码间干扰会使接收端的性能严重恶化。在无法获得足够长或缺少训练序列的系统中,为了改善系统的性能,盲均衡起到非常大的作用。随着人们对系统盲均衡技术研究的不断深入,越来越多的算法不断地充实这一领域。本文主要研究智能优化算法在盲均衡技术中的应用。本文在研究现有一些盲检测传统算法和智能优化算法的基础上,首先给出了改进蚁群优化IACO盲检测算法调整蚁群优化算法中的信息素更新方式,在信息素的局部更新规则和全局更新规则中增加了参数控制。然后为了进一步提高蚁群优化盲检测算法的全局搜索能力,提出混沌扰动启发式蚁群优化CHACO盲检测算法在改进蚁群优化算法的基础上,利用混沌映射的伪随机性、遍历性以及规律性等特点,在局部信息素和全局信息素更新时加入混沌扰动。最后给出遗传蚁群混合优化GAACO盲检测算法先利用遗传优化算法的随机性和全局收敛性求盲检测问题的解,将所得到的若干组优化解作为蚁群优化算法的路径信息素,再利用蚁群优化算法求盲检测问题的最优解。本文盲检测算法的构成思路借助接收数据阵补投影算子对待测发送序列向量的零化作用,把信号盲检测问题转化为整数约束下的二次规划问题,建立直接盲检测发送信号的算法优化性能函数,然后利用本文提出的算法寻找最佳盲检测信号。算法性能仿真实验结果表明,本文提出的三种算法与文献算法相比具有误码率较低、收敛速度快、性能稳定的优点,能够很好的解决盲检测问题。
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      上传时间:2022-07-26
      页数: 98
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    • 简介:在数字化、信息化的时代,数字化集成电路的应用非常广泛。FPGA的出现大大推动了数字电路的设计。随着工艺的不断提高,成本的降低,FPGA的研究正逐渐成为当今通信领域研究的热点。我国移动通信市场前景非常巨大,由于政治和商业的原因,未来CDMA2000系统将会被广泛采用。尽管目前CDMA2000系统的发展已渐趋成熟和稳定,但我们提出研究CDMA2000技术仍然具有理论价值和实用价值,因为只有不断的把核心技术掌握在我们自己手中,在今后商用中才能掌握主动。第三代移动通信系统在我国正处于普及的阶段,还面临着成本过高的挑战。FPGA技术也正处于高速发展的时期。用FPGA技术去实现信道编译码和扩频技术,可以有效的提高数据的处理速度,并且降低成本。因此用FPGA技术去研究和实现3G通信领域的某些特定功能就显得很有必要。本文设计所用到的主要软件平台是XILINX公司的FPGA开发环境ISE。硬件描述语言完成对系统的设计后,功能以及时序仿真会在MODDSIM里进行。对于相关技术要点的验证工作在MATLAB中的SIMULINK环境下进行建模仿真。本文设计所用到的硬件平台是DIGILENT公司设计的BASYS2开发板,此开发板的核心芯片是XILINX公司10万门的SPARTAN3EFPGA。本论文所要做的工作是1在分析CDMA系统的起源,概念和发展状况的基础上,论述CDMA2000系统的架构及关键技术,提出本论文主要的研究问题与目的。2详细分析CDMA2000系统物理层所涉及到的关键技术,包括信道的编解码,扩谱技术。3在熟识了CDMA2000系统信道编译码和扩频技术的理论基础之上,对相关技术点进行初始设计,并在MATLAB里进行建模仿真,以便在进行硬件代码的编写之前,验证系统功能的正确性。4对CDMA2000系统信道编译码以及扩频的相关技术点进行VERILOG硬件代码的编写,并进行功能和时序的仿真,最后在开发板实现。
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      上传时间:2022-07-26
      页数: 169
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    • 简介:随着频率的升高,砷化镓异质结双极型晶体管HBT自身寄生电容CCE、CBE、CBC等对器件性能的影响明显增加,使得HBT共发组态工作模式下的输出反射系数S22在某一频率点出现KINK效应。因此,采用HBT实现射频宽带功率放大器时,会给工作带宽需跨越KINK频率点的宽带输出匹配设计带来很多困难。本文首先介绍了射频功放领域关于这个课题的研究现状。然后详细介绍了HBTKINK效应及其对宽带匹配的影响,并根据员反馈原理,提出了一种新型HBT复合晶体管结构,通过理论分析,借助AWR软件仿真以及AWSC2ΜMINGAPGAASHBT工艺流片测试,结果表明该复合管的输出阻抗在01GHZTO20GHZ的频率范围内为一常数,HBT的KINK效应得到了消除。最后采用该新型HBT复合晶体管结构设计了一款可用于无线局域网WLAN的宽带功率放大器,在16~3GHZ频率范围内小信号增益大于30DB,输入输出反射系数均低于10DB,饱和功率输出达到34DBM以上,并将这款放大器与普通管设计的宽带放大器进行比较,证明了采用新型HBT复合晶体管作为有源器件可以很大程度上提高放大器的增益带宽积。
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      上传时间:2022-07-25
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      上传时间:2022-07-26
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      上传时间:2022-07-26
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    • 简介:随着电力电子技术的发展,各种变频电路、斩波电路的应用不断扩大,在这些电力电子电路中的主回路不论是采用换流关断的晶闸管,还是采用自关断能力的新型电力电子器件,都需要一个与之并联的快速恢复二极管。尤其是以IGBT、IGCT为代表的电力电子器件的广泛应用,对快速二极管又提出新的要求,即具有短的反向恢复时间TRR的同时还要具有软恢复特性。本文首先通过SILVACOTCAD软件仿真对不同基区浓度的二极管(非穿通型的快速二极管)进行仿真,发现不同基区浓度的二极管的反向耐压呈现不同的温度系数;并通过对大量的具有不同耐压的二极管进行试验,与仿真结构得到很好的一致;并从理论上分析了空间电荷效应对不同基区浓度的二极管耐压特性的影响。本文还通过对引入缓冲层的二极管进行仿真,发现缓冲层结构极大的改善了快恢复二极管的软度因子,并且通过仿真看出对改善二极管的高温耐压特性有很大的意义,缓冲层的引入同时使得二极管片厚减薄,因此正向导通特性也得到改善。本文还对实际生产工艺中的一些问题进行了研究,并且在生产中发现二极管的质量优劣分布和晶圆的电阻率的均匀性有很大的关系,并从理论上分析了出现这种现象的原因。
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      上传时间:2022-07-26
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    • 简介:随着无线通信设备、笔记本电脑、消费类电子和可移植医疗设备市场的不断扩大,极低电压工作环境下的芯片研发日益受到关注。因此,超低压、超低功耗模拟集成电路设计已经成为IC设计的重点方向之一。本文首先介绍超低压、超低功耗模拟集成电路的发展趋势,同时也分析了目前超低压、超低功耗模拟集成电路设计的主要方法和挑战;重点研究了衬底驱动技术在超低压、超低功耗模拟集成电路设计中的应用。论文通过介绍衬底驱动技术的原理,对衬底驱动MOS管的工作原理、电器特性等进行系统分析。同时运用衬底驱动技术,基于TSMC025ΜM标准CMOS工艺,设计了工作在08V的轨至轨RAILTORAILCMOS运算放大器;运用衬底驱动技术,结合亚阈值技术和组合MOS管技术,分别基于CSMC06ΜMCMOS工艺、TSMC035ΜMCMOS工艺对传统的密勒运算跨导放大器MILLEROTA电路进行改进,使其分别工作在09V和06V的超低电压下。用HSPICE对所设计的运算放大器电路进行仿真,仿真结果表明由于采用了衬底驱动技术使得所设计的电路在超低电压下获得比较好的性能。论文最后运用CADENCEVIRTUSO工具对超低压、超低功耗的电路进行了版图设计。
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      上传时间:2022-07-27
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