摘要:MEMS传感器的不断开发和微型化总是为它们在与健康相关和医疗应用中使用的新可能性提供了新的可能性。MEMS设备在弹性系统中的应用允许更快的诊断,并显着促进医务人员的工作。MEMS加速度计构成此类系统的重要组成部分,尤其是那些用于监测失衡障碍患者的系统。此类传感器的正确设计对于收集有关患者运动的数据和确保整个系统的整体性能至关重要。本文介绍了专门用于跟踪患者运动的设备的三轴加速度计的设计和测量。它的主要重点是传感器的表征,比较不同的设计并评估包装和读取电路集成对传感器操作的影响。广泛的测试和测量结果确保了设计的加速度计正常工作,并允许在灵敏度/稳定性方面识别最佳设计。此外,仅当读数电路与MEMS传感器集成在相同的包装中时,提出的传感器作为应用加速度的函数的响应才能证明非常好的线性。
摘要˗˗本文解决了一个重要的问题:量子隧道如何影响半导体设备中的晶体管微型化,以及对未来技术的更广泛含义是什么?本文讨论了晶体管小型化所带来的挑战,并使用量子力学的理论原理(例如Schrödinger方程和海森堡的不确定性原理)引入了量子隧道。本文比较了对石墨烯,过渡金属二分法源和拓扑绝缘子的评估及其对量子隧穿的影响。本文进一步探讨了高级模拟方法,例如密度功能理论,量子蒙特卡洛等。在小晶体管中建模隧道效应。本文还探讨了量子隧道在量子计算中的作用,尤其是在量子量的开发中,探索纳米技术和机器学习在优化隧道效应中的整合。我们的讨论整合了这些发现,探讨了对当前和未来半导体技术的影响,并以对晶体管技术和量子隧道的发展的预测结论。索引术语˗˗量子隧道,量子蒙特卡洛,未来的半导体技术
Jas Brooks(他们/他们)是计算机科学博士学位。芝加哥大学的候选人,由佩德罗·洛佩斯(Pedro Lopes)教授建议。他们的研究重点是将温度,触摸和口味等感官纳入日常界面。为此,他们设计了化学界面,这些设备诱使人体内部产生感觉。这些化学界面是强大的,可降低温度反馈的功耗;多才多艺,紧凑,用一个触摸技术的一个执行器来微型化。和选择性,实现了新的互动可能性,例如改变真实食品的味道。除了化学界面外,JAS还探索了如何与我们的嗅觉接口,例如通过新的感觉(例如立体声)或通过Lo-Fi原型制作工具包。JAS已在包括ACM CHI和UIST在内的顶级人力计算器(HCI)场所发表了工作,其中2个获得了最佳纸张奖。他们的作品也已被媒体出版物(例如Wired,Fast Company,Digital Trends和IEEE Spectrum)所涵盖。JAS是2023年的EEC中的新星和2024年的Siebel学者,并且是国家科学基金会研究生研究员。在2023年,他们完成了Microsoft Research的研究实习。
摘要:平面光学元件旨在将光学系统的片上微型化,用于高速和低功率操作,并集成薄和轻量级的组件。在这里,我们介绍了通过使用各向异性二维(2D)纤维的三维(3D)地形重建实现的,但在光学上的各向同性纤维,以平衡平面外和平面内的光学响应。我们通过纳米组结构底物对单层过渡金属二甲化合物(TMD)纤维的共形生长来实现这一目标。与LM轴相比相比,所得的纤维显示了增强角度性能的平面外敏感性增加,以增强角性能,在效率吸收中显示偏振各向同性,以及改善的光致发光发射发射纤维。我们进一步表明,这种光学性质的3D几何编程适用于不同的TMD材料,在整个可见范围内对光谱概括进行了介绍。我们的方法提出了一个强大的平台,可通过定制设计的光 - 物质相互作用来推进原子上稀薄的光学器件的开发。关键字:原子上薄的材料,TMD,保形生长,3D地形,光同时发生
I。常规的台式光谱仪通常很大,并且仅限于实验室环境。随着综合光子学的发展,光谱仪的微型化导致了适用于实验室以外的更多应用,包括农业分析和水下研究[1],[2]。它还可以启用实验室芯片应用程序[3],[4],[5]。基于其工作原理,可以将集成光谱仪大致分为使用分散,窄带滤波,傅立叶变换或数值重建的类别[6]。第一个类别具有分散光学元件,它们在空间上分开不同的频率,包括echelle光栅[7]和阵列的波导格栅(AWG)[8],[9]。第二种类型使用窄带过滤器(例如环形分解器和马赫Zehnder干涉仪(MZI)[10],[11],[11],[12],选择性地将不同的光谱成分传输到不同的检测器。第三个通常称为傅立叶变换型体镜检查(FTS),其中通过在时间或空间域中转换干涉信息,使用傅立叶变形[13],[14],[15]获得频谱。最后一个类别采用了一系列具有不同光谱响应的组件,并从组合信号[16],[17]中重建光谱。它依赖于
微型和纳米制造技术使设备微型化,这改变了我们研究大脑功能的方式 [1]。几十年来,人们开发了具有高密度电极阵列的微机电系统 (MEMS),用于监测细胞外大脑活动 [2–7]。这些工具的复杂程度稳步提高 [8],目前最先进的工具可以同时访问一千多个神经元 [9]。如今,大量基于电极的新兴技术在电极数量 [9–14]、长期稳定性 [15–17]、用于信号处理的集成电子器件 [9, 18]、用于光遗传学或成像的集成光子学或透明材料 [19–24] 以及用于药物输送的集成微流体 [25, 26] 等方面提供了改进。虽然人们显然希望每一种新工具都能成功采用,但将神经记录设备从最初的研发阶段过渡到基础科学实验室仍面临重大挑战。一个普遍的挑战是为神经科学家提供强大的激励,让他们使用特定类型的设备而不是替代产品 [27]。这种激励可以基于有利的技术能力(例如,结构尺寸、电极的数量或排列),也可以基于不太可量化但同样重要的考虑因素,例如可用性和便利性 [28]。
摘要:超声波无线能量传输技术(UWPT)是植入式医疗设备(IMD)供电的关键技术。近年来,氮化铝(AlN)由于其生物相容性和与互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的兼容性而备受关注。同时,钪掺杂氮化铝(Al 90.4%Sc 9.6%N)的集成是解决AlN材料在接收和传输能力方面的灵敏度限制的有效解决方案。本研究重点开发基于AlScN压电微机电换能器(PMUT)的微型化UWPT接收器装置。所提出的接收器具有2.8×2.8 mm 2的PMUT阵列,由13×13个方形元件组成。采用声学匹配凝胶,解决液体环境下声阻抗不匹配问题。在去离子水中的实验评估表明,电能传输效率(PTE)高达2.33%。后端信号处理电路包括倍压整流、储能、稳压转换部分,可有效将产生的交流信号转换为稳定的3.3V直流电压输出,成功点亮商用LED。这项研究扩展了无线充电应用的范围,为未来实现将所有系统组件集成到单个芯片中,进一步实现设备小型化铺平了道路。
摘要描述了用于植入电子系统的生物相容性包装过程,将生物相容性和密封性与极端微型化结合在一起。在总包装序列的第1阶段中,所有芯片均已封装,以实现双向扩散屏障,防止体液将体液浸入包装中,从而导致腐蚀,并防止Cu(例如CU)(例如Cu扩散到体内),这会导致各种不良影响。对于成本效益,这种密封芯片密封是通过标准清洁室(CR)制造技术的修改作为晶圆级的后处理步骤进行的。众所周知的导电和绝缘Cr材料在其生物相容性,扩散屏障特性和对腐蚀的敏感性方面进行了研究。在包装过程的第2阶段中,最终设备的所有芯片均应进行电连接,并使用例如金或铂的生物相容性金属 - 亮液方案。植入后直接与组织直接接触的电极,提出了iRox金属化。设备组件的第3阶段是最终的包装步骤,在此步骤中,所有系统组件(例如电子,被动,蝙蝠等)都将互连。为了提供足够的机械支持,所有这些组件均使用生物相容性弹性体(如PDM)嵌入。
本文使用用于不同生物学应用的纳米和微观尺寸来回顾传感器。生物传感器将生物学反应转化为电信号。近年来,在生物传感器的设计和开发方面取得了显着进步,这些进步产生了大量的生物传感器应用,包括医疗保健,疾病诊断,药物输送,环境监测以及水和食物质量监测。通过提高灵敏度,可重复性和传感器响应时间来增强生物传感器的性能,这已经有重要的工作。然而,这些技术的关键挑战是它们有效地捕获和转化生物学信号转化为电气,光学,重力,电化学或声学信号的能力。本综述总结了各种生物传感器的分类,设计注意事项和多种应用的工作原理。本文强调的其他研究线重点是使用微型和纳米 - 实用技术的生物传感设备的微型化,以及在生物传感中使用纳米材料。最近可穿戴的传感器具有重要的应用,例如监测家庭和社区环境中慢性状况的患者。本评论论文提到了可穿戴技术的应用。机器学习被证明是为了帮助发现医疗应用领域的新知识。我们还审查了基于人工智能(AI)和机器学习(ML)的应用程序。[doi:10.1115/1.4063500]
光学非转录表现为相反的激发方向的光的传播差异。非重生光学器件传统上是通过基于法拉第旋转的相对较大的组件(例如光学隔离器)实现的,从而阻碍了光学系统的微型化和整合。在这里,我们通过跨表面的自由空间非偏置传输,该跨表面由由二氧化硅与二氧化钒杂交的二维纳米孔阵列组成(vo 2)。这种效果来自谐振器支持的MIE模式之间的磁电耦合。纳米孔子的非转化响应无需外部偏见而发生;取而代之的是,互惠因触发vo 2相变的入射光即以一个方向的速度而损坏。非偏置传输是在λ= 1.5 µm附近的电信范围内覆盖100 nm以上的宽带。每个纳米架单位电池的体积仅占据〜0.1λ3,跨表面厚度的测量约为半微米。我们的自偏纳米唱片剂在150 w/cm 2或每纳米甲孔子的速度上表现出非股骨的强度下降到非常低的强度。我们估计皮秒级传输降落时间和亚微秒尺度的传输升高。我们的示范将低功率,宽带和无偏见的光学非转录带给纳米级。