可重构设备提供了按需编程电子电路的能力。在这项工作中,我们展示了在后制造的钙钛矿 NdNiO 3 设备中按需创建人工神经元、突触和记忆电容器,这些设备可以通过单次电脉冲简单地重新配置为特定用途。钙钛矿镍酸盐的电子特性对氢离子局部分布的敏感性促成了这些结果。利用来自我们的记忆电容器的实验数据,储层计算框架的模拟结果显示出在数字识别和心电图心跳活动分类等任务中的出色性能。使用我们的可重构人工神经元和突触,模拟动态网络在增量学习场景中的表现优于静态网络。按需设计大脑启发计算机构建块的能力为自适应网络开辟了新的方向。C
摘要:随着电子系统小型化的发展,元件散热问题日益严峻。结构电子学为解决这一问题提供了一种新方法。在这种思路下,电子元件不是缩小所有元件的尺寸,而是嵌入到机械结构中。这种方法有很多优点,但迄今为止,尚未对以这种方式构建的系统的可靠性进行深入研究。在这项研究中,在 FDM 聚合物基板上印刷了由银墨导电迹线组成的电路(带或不带 0 Ω 电阻),并进行了加速老化测试。将样品分为三组,并计算了每组的平均故障时间,最佳组的平均故障时间为 8000 小时。本文还介绍了导致这些系统故障的机制,以及消除这种现象的措施。
利用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD) 在低温下无损伤、无应力地沉积化学计量的氮化硅是微电子、微机电系统 (MEMS) 等各种应用领域中的一个重要课题。本研究研究了氮化硅 PECVD (LAPECVD) 过程中激光辅助对沉积的 Si 3 N 4 薄膜的物理和化学特性的影响。由于反应气体的分解作用增强,在 80 ◦ C 下用 193 nm 激光辅助的 LAPECVD 显示出比 PECVD 更高的沉积速率。此外,沉积的氮化硅薄膜的 N/Si 化学计量比和残余应力也得到了改善。当氮化硅直接沉积在有机发光二极管 (OLED) 上进行薄膜钝化时,LAPECVD 没有观察到电气损坏,这可能是因为激光辅助沉积在 OLED 表面覆盖了一层薄薄的氮化硅层,而传统的 PECVD 则因直接暴露于等离子体而导致离子轰击导致器件损坏。我们相信 LAPECVD 系统可用于各种下一代微电子行业,这些行业需要在低温 PECVD 期间以最小的损坏进行高质量的薄膜沉积。
在多个脑区同时进行神经元刺激和生物生理感测可使我们深入了解神经通路、神经递质运输和营养代谢。这里介绍了一种柔性电子设备,其触手状通道从中央无线电路辐射出去。该设备由不同的有机和无机材料制成,这些材料被制成薄膜或纳米颗粒形式。所有通道都配备了柔性组件,用于分布式和同步的光电刺激、生物电势感测和离子浓度监测。它们可以通过自适应弯曲植入不同的脑区,并单独寻址以遵循可编程的工作序列。体外和体内进行的实验结果表明,它能够产生光学或电刺激,同时感测 16 通道生物电势和分布式区域中 Ca 2 + 、Na + 和 K + 离子的浓度。行为和免疫组织化学研究表明,它可用于调节自由活动动物的脑功能。结合各种功能材料,该设备可以作为一个综合研究平台,可以模块化以满足不同的大脑研究需求,提供多种可能性和组合,以产生复杂的神经调节和行为调节。
生物可吸收电子系统代表了一类新兴技术,因为它们能够在生物环境中溶解、化学降解、分解和/或以其他方式无害地物理消失,可作为临时植入物的基础,避免二次手术取出程序。聚酐基聚合物可用作此类系统的疏水封装层,作为瞬态电子学更广泛领域的一个子集,其中生物降解最终通过断链发生。涉及在不同 pH 值和/或温度下浸入磷酸盐缓冲盐水溶液的系统实验研究表明,溶解是通过表面侵蚀机制发生的,几乎没有膨胀。这种聚合物的机械性能非常适合用于柔软、灵活的设备,其中可以通过基于模具的光聚合技术进行集成。对聚合物性能对单体组成和渗透速率对涂层厚度的依赖性的研究揭示了一些潜在的影响。简单的演示说明了在完全浸入接近生理条件的水溶液中时,底层可生物降解电子系统能够维持运行数小时至一周的时间。在动物模型中进行的系统化学、物理和体内生物学研究表明,没有毒性或其他不良生物反应的迹象。
用于神经假体的有机电子器件 MJI Airaghi Leccardi 和 D. Ghezzi 美敦力神经工程主席,神经假体中心和生物工程研究所,洛桑联邦理工学院工程学院,日内瓦 1202,瑞士。电子邮件:diego.ghezzi@epfl.ch 神经假体旨在通过利用植入式和可穿戴设备的技术进步来恢复受损或丧失的神经和心理功能。神经接口等植入式设备的性能依赖于生物和机器之间的协同作用。如果缺乏这种协同作用,可能会出现许多不良后果,如排斥、感染或故障。柔软度、电化学行为、生物相容性和生物降解性等材料特性都会影响神经接口的可靠性。在这篇综述中,我们描述了现代聚合物基底和有机电极,它们提供了这些特性的最佳组合。它们在融合不同特性方面的多功能性源于对其分子结构和混合的可控性。与无机材料相比,有机材料对软组织的机械顺应性更佳,而共轭聚合物在与电解液的界面处也具有有利的电化学传输机制,涉及离子和电子电导率。因此,全聚合物神经接口将具有多种优势,包括低成本制造、更高的生物相容性、重量轻、透明性以及与绿色电子产品的亲和性。本综述还重点介绍了支持基于有机材料开发安全电子接口的材料策略,这些策略对各种应用的神经假体都有益。
摘要。本文采用计算机建模方法,考虑优化基于热管和冷却环的被动空气系统设计,以冷却大功率 LED 灯具。研究了冷却系统的热特性和质量特性,设计参数包括环间距离、环材料厚度和热负荷。结果表明,为了使 LED 光源外壳温度最小,冷却环之间的最佳距离应为 6 毫米,但在这种情况下,冷却系统的质量并不最小。为了降低灯具质量,选择冷却环之间的距离等于 8 毫米是合理的。这样,光源温度仅增加 1.8°С,即 2.2%,而冷却系统的质量减少 1357 克,即 20.5%。同时,将环厚度从 2 毫米降低到 0.8 毫米,还可以将质量减少 2700 克,即 48.6%。然而,这样做时 LED 光源外壳的温度会升高 5.9°С 。所提供的基于热管的冷却系统在 LED 光源晶体最高温度 135.5°С 下分散 500W 热功率时能够提供 0.131°С/W 的热阻。已经制定了开发冷却系统的应用建议。
碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 器件将逐渐取代现有的硅技术,因为硅已经达到其物理电学性质的固有极限。 因此,自 2007 年以来,硅基器件已不再能够跟上摩尔定律的步伐,曲线出现了平台期:摩尔预测,集成电路制造商每年应该能够将单个硅芯片上可容纳的晶体管数量翻一番。 相反,晶体管尺寸正在以较慢的速度减小;自 2007 年以来,尺寸减小的进程已明显放缓。 美国劳伦斯伯克利国家实验室 (LBNL) 最近制造的最小硅 MOSFET 的宽度(沟道长度)仅为 7 纳米,即仅比单个硅原子的尺寸大一个数量级。 在这种几何尺寸下,可能会发生量子隧穿,并且器件将失去控制电流流动的能力。因此,最近的发展意味着硅技术正在接近该材料的理论物理极限。由于硅的特性阻碍了器件性能的进一步提高,微电子研发变得更具挑战性,需要投入大量资金,有时似乎不经济,因为它太昂贵了。
简介瞬态电子学要求材料、器件或系统在稳定运行一段时间内消失或退化,且残留量很少或无法测量 1,2,在生物医学工程、3 – 12 数据安全 13 和一次性电子产品中表现出巨大的潜力。14、15 完全或部分消失的材料(包括无机或有机半导体、金属和封装/基板)的集成构成了瞬态电子学的基础。然而,大多数瞬态电子学的瞬变源于化学溶解或物理解体等自发过程;16 – 18 因此,运行时间仅取决于集成材料的降解速率。最近,人们付出了大量努力来开发按需智能瞬态电子器件,以便通过选择适当的材料或特定的器件组装来智能地控制或触发瞬态过程,这代表着相关材料科学、制造技术及其实际应用的发展向前迈出了重要一步。该技术的机会主要在于具有不可替代功能的设备/系统,例如在生物医学工程中,植入的瞬态电子器件的功能可以以按需智能方式降级或触发,或数据安全中,存储的信息一旦被拦截就可以得到保护或销毁。
过去几十年来,采用蒸汽压缩的传统制冷已广泛应用于大型工业系统,由于尺寸小的限制,在微电子冷却领域的应用很少。本研究提出了一种高效的机械制冷系统,用于主动冷却大功率微电子系统中印刷电路板上的电子元件。所提出的系统包括几个微型组件——压缩机、蒸发器、冷凝器——作为制冷系统的一部分,旨在适应小规模电力电子设备。该系统经过热优化,可达到高 COP(性能系数)。蒸发器/冷凝器单元使用微通道阵列。先前的研究表明,R-134s 制冷剂提供最佳的 COP/可行性比,同时也最适合微电子应用 [1]。本研究建立了使用 R134a 制冷剂的拟议小型蒸汽压缩制冷机的分析模型。制冷系统经过热优化,冷却功率范围为 20 至 100 W,系统 COP 值高达 4.5。在研究的最后一部分,