最新刊期
      2021 年 第 5 期

        材料物理

      • 陶洪,罗浩德,宁洪龙,姚日晖,蔡炜,郑喜凤,汪洋,王铂,曹慧,彭俊彪
        2021, 36(5): 633-640. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0317
        摘要：柔性电子设备的快速发展对薄膜晶体管（TFT）提出了低功耗、耐弯折和可低温制备的要求。其中，栅极绝缘层是核心材料之一。溶液法制备有机栅极绝缘层具有低成本、柔韧性强的优点，适合大面积加工。本文采用喷墨打印法实现了聚乙烯吡咯烷酮（PVP）墨水的印刷成膜，采用XPS分析了不同退火温度处理的印刷PVP薄膜成分差异，并测试了PVP器件的漏电流、电容和转移特性参数。200 ℃退火的PVP薄膜漏电流密度≤10-4A/cm2（5 V），相对介电常数约为3.8，玻璃衬底器件饱和迁移率达到4.6 cm2/（V·s），开关比≥105；PI柔性衬底器件在20 mm弯折半径下迁移率2.8 cm2/（V·s），开关比约6×104，在柔性电子领域有一定的应用前景。  
        关键词：喷墨打印;柔性衬底;有机绝缘材料;薄膜晶体管   
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        发布时间：2021-04-28

        器件物理及器件制备

      • 孙天皓,刘红均,伏桂月,娄飞,李涵,刘召军,邱成峰
        2021, 36(5): 641-648. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0293
        摘要：电致变色（Electrochromism，EC）器件，具有工作电压低、多稳态、静态无功耗、变色功耗低、透光度/反射度连续可调等特点。WO3制作的电致变色器件存在响应时间过长、光学调制幅度较低等问题。为了能够进一步缩短响应时间，本文使用WO3作为变色层的材料并制备电致变色器件，研究了不同氩氧流量比下对WO3薄膜的影响以及对响应时间的影响，且以Ag-WO3复合层作为变色层的改进方案来制备电致变色器件，研究其对响应时间的影响。研究表明：当氩氧流量比为50∶50时，WO3薄膜制备的电致变色器件的响应时间最短，着色响应时间与褪色响应时间分别为21.27 s与11.68 s；Ag-WO3复合薄膜制作的电致变色器件，当Ag层厚度为6 nm时，两种响应时间最小，着色响应时间与褪色响应时间分别为12.71 s和7.89 s。WO3薄膜制作的电致变色器件，在不同氩氧流量比下器件的响应时间受到影响；Ag-WO3复合薄膜制作的电致变色器件响应时间与用WO3制作的器件相比明显缩短，但是当Ag层厚度增加时，器件的响应时间随之增加。  
        关键词：电致变色器件;WO3薄膜;Ag-WO3复合薄膜;响应时间   
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        发布时间：2021-04-28
      • 冯国锋,章雯,董承远
        2021, 36(5): 649-655. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0305
        摘要：为了探究环境湿度对非晶铟镓锌氧薄膜晶体管（a-IGZO TFT）的负偏压光照（NBIS）稳定性的影响，本文使用非密闭腔室进行不同波长光照射下以及不同相对湿度下的TFT负偏压测试。介绍了a-IGZO TFT的基本结构以及实验所用I-V测试系统。测试了不同波长光照条件下a-IGZO TFT的转移特性曲线以及相同波长光照射下不同相对湿度的转移特性曲线。实验结果表明：a-IGZO TFT的转移特性曲线随着电压偏置时间的增加而发生负偏；随着光照波长的减小，器件阈值电压负漂越明显。随着相对湿度增加，a-IGZO TFT的NBIS不稳定性逐渐降低，但其电学特性发生了严重的劣化。在相对湿度为50%，光照波长为400 nm时，a-IGZO TFT的NBIS电学特性最好，其在负偏压时间为1 500 s时的阈值电压偏移为15 V。  
        关键词：非晶铟镓锌;薄膜晶体管;负偏压光照稳定性;湿度;氧空位   
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        发布时间：2021-04-28
      • 陈琎,杨程亮,穆全全,王启东
        2021, 36(5): 656-662. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0336
        摘要：液晶偏振光栅是一种基于几何相位原理的新型光栅器件，可以通过调控液晶光轴的空间分布来实现对入射光相位、偏振态等的调制。传统的液晶偏振光栅在正入射及波段范围较小时可以达到很高的衍射效率，但其在宽波段范围内难以保持很高的衍射效率，大角度入射时衍射效率下降明显。多层扭曲结构的提出使这些问题可以得到解决，但引入了新的问题，如何精准控制扭曲角及厚度的大小。基于此问题，本文提出了一种新型的基于琼斯矩阵的液晶偏振光栅的扭曲角及厚度的测量方法，使用差值拟合的方法消除了由于整个波段折射率变化引起的误差，可以准确得到液晶片的扭曲角和厚度。分析了扭曲液晶片和扭曲液晶偏振光栅的异同，基于扭曲液晶片的测量结果可以得到相同条件下制备的液晶偏振光栅的扭曲角及厚度。实验结果表明：对厚度的测量误差小于2%，对扭曲角的测量误差小于±0.5°。该方法能够快速和方便地实现对扭曲角及厚度的精准测量，有很高的测量准确性及稳定性，并分析了手性剂的浓度和扭曲角之间的关系，对扭曲液晶偏振光栅的制备方法提供了理论依据。  
        关键词：液晶;偏振光栅;扭曲角;厚度;琼斯矩阵   
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        发布时间：2021-04-28
      • 张彬,钟宜辰,陈凡秀,高新亚,王潇,张兆军,赵伟娜,周晓宾
        2021, 36(5): 673-679. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0331
        摘要：不同的构建取向对熔融沉积成型的标准试样的力学性能有着显著影响。本文采用聚乳酸线材，使用熔融沉积式3D打印方法制备站立式、侧立式、平躺式3种不同方向打印成型的试样，采用数字图像相关方法实时分析并记录试样拉伸与弯曲变形过程。使用该测量系统能够有效获取试样的真实变形与应变，结合试验机数据给出更为精确的应力-应变曲线，通过对应变云图中线状区域的观察能够准确地预测断裂发生的时间与位置，比较不同构建取向成型的工艺对打印制品的力学性能的影响。试验结果表明：站立式打印的试件在拉伸试验和3点弯曲试验中没有明显颈缩现象，其变形、伸长率以及强度也是最低的，呈现出脆性材料所具有的特性。侧立式具有很好的抗拉性能，其颈缩现象出现后发生很小的变形就会断裂，所能承受的力呈现直线下降的趋势，直至断裂。平躺式的强度相近于侧立式，其发生颈缩现象直至断裂变形量相对侧立式要大，且应力随着变形的增大表现出较为平缓减小的特征，强度、延展性等呈现出最佳的机械性能。  
        关键词：构建取向;熔融沉积成型;数字图像相关方法;力学性能   
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        发布时间：2021-04-28

        器件驱动与控制

      • 徐勇,祁鹏赫,黄苒,赵博华,刘梦新
        2021, 36(5): 680-686. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0357
        摘要：以传统的6T SRAM（5T+1MOS驱动管）结构硅基OLED像素电路为例，分析了开关管尺寸对数据写入的影响。提出了一种新型数字型硅基OLED像素电路，用5T（4T+1MOS驱动管）实现与6T SRAM（5T+1MOS驱动管）结构相同的功能。另外新型的像素电路与传统的SRAM结构相比，其数据写入不受开关管尺寸的影响，可以采用最小尺寸的开关管。基于SMIC 0.18 μm 1.8 V/5 V混合信号工艺设计，通过仿真得出6T SRAM结构像素电路能正常写入的开关管最小尺寸为540 nm/600 nm，像素单元版图面积为4.3 μm×4.3 μm；新型5T结构像素电路中的开关管尺寸可以为工艺最小尺寸，即300 nm/600 nm，版图面积为3.91 μm×3.91 μm，相比之下单个像素单元版图面积缩小了17.3%。  
        关键词：硅基OLED;像素电路;SRAM;数字驱动;开关管尺寸   
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        发布时间：2021-04-28
      • 钟德镇,刘瑞,姜丽梅
        2021, 36(5): 687-693. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0296
        摘要：为满足用户对分享性资料及机密性资料具有不同的视觉需求，本文主要围绕笔记本电脑显示领域的视角可显示技术展开探讨，提出一种新型的多视角可切换笔记本电脑显示技术。方法为采用背光模块结合百叶窗结构膜片设计，调光液晶盒与液晶显示盒双盒搭配，液晶显示面板中设置微结构棱镜图形，通过控制调光液晶盒的信号与背光侧电流调整，实现广视角模式与防窥模式一键自由切换。当使用者需要共享信息时，打开宽视角模式，此时背光源为高电平电流模式，调光液晶盒的垂直电场为弱电场状态；当使用者想要保护显示信息时，切换至窄视角模式，背光电流随之切换至低电平电流模式，调光液晶盒的垂直电场增强。实验结果表明本文提出的新型多视角可控笔电显示技术，在窄视角模式下，在视角大于45°后显示屏显示内容达到隐私防窥；宽视角模式具备与业界广视角显示器同等的广视角的全视角显示特性。本技术研究的视角可控技术，视角模式可灵活切换，在笔记本电脑防窥显示领域具有很好的应用前景。  
        关键词：视角可控;百叶窗结构膜片;调光液晶盒;双盒;微结构棱镜   
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        发布时间：2021-04-28

        显示技术与应用

      • 马国靖,王丹,陆顺沙,卢梦梦,郭庆森,宋勇志,陈维涛
        2021, 36(5): 694-698. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0324
        摘要：本文重点研究了降解型光控取向技术的制作工艺及其对产品性能的影响。通过分析不同光配向工艺参数下配向膜各向异性的数值可知，随着UV光光积量的增大和二次固化时间的延长，配向膜的各向异性值都有先升高后降低的趋势。测试材料在550 mJ/cm2和30 min的条件下，配向能力最优；配向膜材料二次固化温度在250 ℃以内时对配向性的影响是随温度升高，配向膜的各向异性值有直线上升趋势。通过改变光配向的工艺条件测试TFT特性的变化，发现完整的光配向工艺对TFT特性无明显影响。本文还分析了光配向形成的配向膜的低预倾角(约0.2°)对产品性能的影响，从结果可知，低预倾角下产品的对比度可达到1 500以上，与摩擦型产品对比提升了约50%。  
        关键词：光配向;紫外光;配向膜;各向异性;TFT特性   
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        发布时间：2021-04-28
      • 尹磊,陈平,冯川,韩海滨,李娜娜,刘涛,汤晨
        2021, 36(5): 699-704. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0240
        摘要：根据异物晕不良形成原因及修复方法，分析了成盒盒厚及压头直径对不良修复成功率的影响因素。当面板盒厚大小不同时，在相同压力值下修复成功率存在差异，不同盒厚产品对应的修复最佳压力值大小并不相同。面板盒厚越小达到最佳修复效果所需的压力值越大，反之亦然。压头直径的变化直接影响作用在基板表面的压强，随着压强增加，修复成功率先增后减，碎屏率在一定压强后显著增加。研究表明，在实际生产中对异物晕不良进行按压修复时，需针对不同型号的产品盒厚找出合适的压力，并通过达到最佳效果所需的压强找出合适的压头，以保障良好的修复效果。  
        关键词：盒厚;压头直径;按压修复;成功率   
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        发布时间：2021-04-28

        图像处理

      • 陈宗航,胡海龙,姚剑敏,严群,林志贤
        2021, 36(5): 705-712. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0250
        摘要：为了获得更好的图像超分辨率重建质量，提高网络训练的稳定性，对生成对抗网络、损失函数进行研究。首先，介绍了SRGAN和DenseNet，并设计了基于DenseNet的生成网络用以生成图像，且将子像素卷积模块加入到DenseNet中。接着，移除了原本DenseNet中冗余的BN层，提高了模型的训练效率。最后，介绍了SRGAN的损失函数并基于Earth-Mover距离来重新设计损失函数，并且用SmoothL1损失取代MSE损失来计算VGG特征图，以防止MSE放大最大误差和最小误差间的差距。实验证明：该模型在网络训练过程中能够达到稳定收敛的状态。重建出的图像质量对比SRGAN，在3个基准测试集SET5，SET14，BSD100上的平均PSNR要高约2.02 dB，SSIM高约0.042(5.6%)。重建出的图像不仅在指标上有所提升，且拥有更好的清晰度，高频细节更为丰富。  
        关键词：图像超分辨率;生成对抗网络;深度学习   
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        发布时间：2021-04-28
      • 谢舰,姚剑敏,严群,林志贤
        2021, 36(5): 713-722. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0247
        摘要：为了满足磁瓦生产工业对表面质量检测的高要求，实现磁瓦缺陷自动分割与识别，本文提出了一种基于卷积神经网络的缺陷分割与分类网络。该网络基于U-net架构，通过U-net编码部分提取缺陷的深层特征，并使用该深层特征进行缺陷分类，然后通过解码部分输出分割的缺陷区域。为了解决部分缺陷前景面积占比太小，导致网络难以收敛的问题，通过添加差异系数损失以保证网络持续优化。然后在训练阶段添加多层损失和进行在线数据增强进一步提升了分割精度和分类准确率。实验结果表明，添加辅助损失函数和数据增强后，分割网络能够分割出94.5%标注的缺陷区域，并且对于缺陷分类的准确率能够达到98.9%，满足工业生产的高精度要求。该方法能够精准有效地分割和识别磁瓦的表面缺陷，为磁瓦表面质量检测自动化行业提供了一种新的思路。  
        关键词：磁瓦;缺陷分割;缺陷分类;U-Net;卷积神经网络   
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        发布时间：2021-01-21
      • 江妍,马瑜,芦玥,王原,梁远哲,李霞
        2021, 36(5): 723-732. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0251
        摘要：为提高海马体多图谱分割的精度和时间效率，提出基于高等标准化工具(Advanced Normalization Tools，ANTs)配准的多图谱分割算法。为降低数据规模，在预处理阶段，提取以海马体为中心的立方体box。在配准阶段，提出用ANTs代替重采样环节，再利用微分同胚Demons算法的平滑性、拓扑保持性以及连续性进行精配准。在标签融合阶段，采用加权平均(Majority Voting，MV)算法、基于生成模型约束的GraphCut标签融合(Generative Model，GM)算法、度量学习(Metric Learning，ML)算法以及半监督标签传播随机森林(Integrating Semi-Supervised Label Propagation and Random Forests，RF-SSLP)算法做对比。实验结果表明，用ANTs代替重采样后，可分别提高MV、GM、ML以及RF-SSLP四种融合算法的精度，同时，通过以上4种融合算法的对比发现，基于ANTs配准的半监督标签传播随机森林算法分割精度最高，相较于MV、GM和ML三种融合算法精度提高了3%~5%。  
        关键词：海马体;多图谱;高等标准化工具;融合算法   
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        发布时间：2021-04-28
      • 沈言善,王阿川
        2021, 36(5): 733-740. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0294
        摘要：针对传统方法难以同时有效地进行多目标分割，现有基于全卷积神经网络的地物分类方法在复杂场景下分类精度不高的问题，提出了一种基于U-net改进的全卷积神经网络DL-Unet，实现了对遥感图像不同类别地物的有效分割。该网络改进了传统的卷积方式，引入扩张卷积，在不增加网络参数的同时增大感受野。针对遥感影像中地物类别不均衡的问题，使用带权重的交叉熵作为模型的损失函数，有效克服了模型的选择偏好。对预测结果采用了相对多数投票策略进一步提高了各个地物类别的像素准确率(PA)。实验结果表明，该模型在各地物类别的平均像素准确率(MPA)和均交并比(MIoU)上相较于经典U-net网络分别提高了5.94%和9.45%，实现了对地物信息的有效分割。  
        关键词：深度学习;扩张卷积;加权交叉熵;集成学习;语义分割;图像处理   
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        发布时间：2021-04-28
      • 李思寒,仇怀利,吴佳,沈彦
        2021, 36(5): 741-750. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0314
        摘要：针对在工厂内设备结构复杂、杂物种类众多、地面磨损严重的现场环境下进行漏液检测时，传统图像处理方法准确率低的问题，本文提出一种基于CNN的漏液检测算法。通过对漏液检测问题进行分析，制作数据集，建立VGG16模型并结合早停算法训练样本，避免过拟合状态，实现了对复杂管道的漏液快速自动检测。在工业现场，该方法可以准确识别漏液并减小噪声干扰的影响。最终通过与多种图像处理方法作对比验证了本文算法的优越性。结果表明，该算法测试准确率可以达到99.44%，预测准确率达到97.0%，高于传统图像处理算法的准确率，且单张图片预测时间约0.2 s，满足工业现场的检测需求。  
        关键词：漏液检测;传统图像处理;VGG16模型;早停法   
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        发布时间：2021-04-28
      • 侯易呈,王慧琴,王可
        2021, 36(5): 751-759. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0221
        摘要：网络层数的加深会造成对火焰目标深层特征细节信息表征能力减弱，同时提取了低相关度的冗余特征，导致火焰识别精度不高。针对该问题，提出了一种基于改进Faster R-CNN的火焰检测方法，以提高在深层网络下的火焰识别精度。首先利用ResNet50网络提取火焰特征，并添加SENet模块降低火焰目标冗余特征；然后将深层特征和浅层特征进行多尺度特征融合，增强深层特征的细节信息；最后训练网络，实现对火焰目标的识别定位。实验通过构建VOC火焰数据集进行网络训练，使用测试集进行检测，并进行特征图可视化对比，相比于改进前模型，本文模型平均精度提高了7.78%，召回率提高了9.05%，精确率提高了12.54%。本文提出的火焰目标检测模型，通过结合注意力机制模块和多尺度特征融合机制，能够有效进行火焰目标特征提取，火焰目标的检测结果更加准确。  
        关键词：目标检测;卷积网络;多尺度特征融合;Faster R-CNN;SENet   
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