氧化铪基铁电隧道结因其与CMOS工艺存在良好的兼容性，在随机存储器领域具有巨大的应用潜力。利用Airy函数严格求解了TiN/HZO/Pt铁电隧道结的隧穿电致电阻问题。研究结果表明：在高偏压区域，隧穿电导和隧穿电致电阻效应随偏压和隧穿层厚度均出现振荡现象。物理上，该振荡现象来源于隧穿层中的入射电子波与隧穿层和右电极界面处的反射电子波产生的干涉效应。阐明了氧化铪基铁电隧道结实验结果中振荡现象的物理机制。此外，当偏压加在Pt电极时，出现了负的隧穿电致电阻效应，表明隧穿电导不仅与平均势垒的高度有关，也与隧穿层的势结构有关。本研究为氧化铪基铁电隧道结在随机存储器领域的应用奠定了理论基础。

针对低温焊接与高温服役场景下的温度梯度需求，开发了变温焊料，并明确了Ni颗粒含量对焊料及钎焊接头性能的调控规律。以4#SAC305钎料粉为基体，复配2～5 μm Ni颗粒与HP01高活性助焊剂，制备了Ni颗粒可变温锡膏；研究Ni含量（质量分数）对锡膏熔化特性、润湿性的影响，及时效过程中钎焊接头界面金属间化合物（IMC）生长与剪切强度变化。结果表明：当Ni含量为10%时，焊料的熔点上升至227 ℃，在高温储存后熔点仅微幅上升。随着Ni含量的增加，润湿性先升高后降低，在Ni含量达到20%时，铺展面积减少了60%。界面IMC层的厚度与时效时间的平方根呈现良好的拟合关系，在20%Ni含量下时效360h后，IMC层的厚度达到37.611 μm。相同Ni含量下，随着时效时间的延长，剪切强度会降低；而在相同时效时间下，随着Ni含量的增加，剪切强度也会减小。10%Ni含量的焊料剪切强度受时效影响较小，且断口表现出韧脆混合的特征。10%Ni含量的变温焊料综合性能最优，既提高焊料熔点，又在高温服役中表现出良好稳定性，可满足温度梯度使用需求。

低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramics，LTCC）技术是最具潜力的三维立体封装技术之一，随着其导体浆料由金浆料向银、铜浆料发展，为防止基板内导线在烧成后因氧化或电迁移失效，化学镀镍钯金已成为LTCC基板制造中的重要步骤。为减轻化学镀工艺中酸、碱、水溶液对LTCC材料的侵蚀，确保器件的可靠性，低成本、高可靠的LTCC基板材料必须具备优异的耐化学腐蚀能力。基于化学镀工艺背景，本文对LTCC基板材料在酸碱环境中的腐蚀问题展开综述，分析LTCC基板材料的典型腐蚀行为与失效案例，并揭示其共性规律，系统总结LTCC用烧结助剂玻璃在不同酸碱腐蚀环境下成分-结构-耐蚀性之间的内在关联，进一步探讨了可化学镀LTCC基板材料用烧结助剂玻璃材料的设计思路，为低成本、高可靠LTCC材料的开发提供了理论支撑。

近年来，氧化钨（WO₃）纳米材料在气体传感器领域备受关注，但其工作温度高和灵敏度低等缺陷制约着氧化钨的应用。通过水热法合成了一系列MoS₂/WO₃纳米复合材料。其NO₂气敏特性测试表明：在20～180℃的工作温度范围内，其对1ppm～100ppm浓度范围的NO₂气体表现出优良的传感性能。MoS₂掺杂质量分数为2%的MoS₂/WO₃复合材料在140℃下对20ppm NO₂的响应值高达1123.19，该响应值是纯WO₃材料在最佳工作温度（80℃）下的7倍。MoS₂/WO₃纳米复合材料表征和机理研究表明，MoS₂和WO₃的复合形成了p-n异质结，在界面处诱导形成了电荷耗尽层，同时通过能带弯曲效应降低了气体分子的吸附能垒，提升了气体分子的吸附能力，增强了表面反应活性。为开发高性能、低温工作的NO₂气体传感器提供了新的材料设计思路和技术方案。

超级电容器的低能量密度限制了其应用范围扩展。针对这一问题，本研究通过水热法在氧化石墨烯（GO）表面原位生长蒽基共价有机框架（DaTp-COF），制备了新型DaTp/rGO复合电极材料，并对其结构、形貌与电化学性能进行了系统表征。结果表明，DaTp/rGO复合电极具有独特的微孔-介孔-大孔多级孔结构，且结构中蒽基团的推拉电子效应会诱导希夫碱基团产生赝电容响应。得益于此，在0.5mol·L^-1硫酸电解液的三电极体系中，1A·g^-1电流密度下，DaTp/rGO电极的比容量达251F·g^-1，显著高于rGO电极材料。在离子液体电解液体系下，DaTp/rGO电极仅表现出双电层电容特性，但凭借其优异的多级孔结构，在1Ag^-1电流密度下其比容量仍高达158F·g^-1，10000次循环后容量保持率为78.82%。本研究利用原位生长法实现了DaTp-COF与rGO的协同效应，为高性能超级电容器电极材料研发提供了新思路，有助于超级电容器突破应用局限。

针对3D叠层封装芯片因功耗增加导致的热失效风险，提出了一种基于热阻矩阵的结温预测方法，以支持芯片热设计与热管理。选取某型DDR3叠层芯片为研究对象，设计了一种基于热阻矩阵的3D叠层芯片结温预测方法，通过建模仿真替代传统实验测量方法获取热特性参数。在分析3D叠层芯片结构的基础上，基于Icepak软件构建3D叠层芯片的仿真模型，结合JESD51-2标准搭建仿真用热测试环境，通过仿真手段拟合3D叠层芯片的热阻矩阵。依据拟合得到的热阻矩阵预测不同条件下各层芯片的结温，最后将预测结果与仿真结果进行对比，其误差均小于1%。研究对3D叠层芯片的结温预测工作以及热设计、热管理工作提供思路和参考。

针对500kW级电磁推进系统对脉冲电源在能量密度、转换效率及输出稳定性方面的高需求，本研究设计了一种基于超级电容与薄膜电容混合储能的电磁推进脉冲电源。该电源利用超级电容组进行能量存储，依靠薄膜电容组完成大功率瞬时放电，通过放电拓扑结构保障电能向负载模块的高效稳定传输，并结合三级保护机制保障系统放电过程的安全性与可靠性。实验结果表明，该电源样机的能量密度为18.3Wh/kg，转换效率为91.74%，脉冲电流过冲量控制在5.00%以内，各项指标均满足500kW级电磁推进系统的技术需求。本研究设计的脉冲电源解决了现有中功率电磁推进脉冲电源存在的能量密度低、转换效率差及负载适配性不足等问题。

针对传统无运放带隙基准结构温度系数较高、电源抑制比（PSRR）性能较差，难以满足高精度应用需求的问题，设计了一种具有分段曲率补偿的高PSRR带隙基准电路。该电路采用电压自调节电路结构，通过负反馈环路抑制低频范围内电源纹波，增强输出电压的抗干扰能力。同时为了降低带隙基准的温漂系数，引入PTAT²电路产生补偿电流，对电路进行分段曲率补偿。提出的带隙基准电路采用SMIC 0.18 μm工艺进行设计，结果表明，在3.3V工作电压下，带隙基准输出电压为1.197V；在-45～125 ℃温度范围内，温度系数为5.38×10^-6/℃，低频下带隙基准源的PSRR为-103dB，电路的静态电流为14.8 μA。

三维电感器凭借小体积、低损耗和高电感值等优势在MEMS传感器、射频MEMS及储能器件等领域得到广泛应用。传统三维MEMS电感器的支撑结构为高深宽比立柱，通常依赖UV-LIGA光刻或硅通孔（TSV）技术制备，工艺流程复杂。为简化制备流程，该文基于MEMS工艺设计并制作了一种以非光敏聚酰亚胺为支撑层的三维MEMS拱形电感器。该器件采用高磁导率Co基非晶合金丝作为磁芯，显著提升了电性能；通过优化显影时间提高聚酰亚胺侧壁平整度，在无需高深宽比立柱支撑的情况下制备了拱形线圈，简化工艺流程的同时提高了器件的稳定性。制备出的MEMS拱形电感器在78.5MHz的激励频率下电感值达到1881nH。在20～120℃温度范围内，电性能的变化不超过3%。

双向拉伸聚丙烯（BOPP）具有极高的能量转换效率和超高的功率密度，但低介电常数制约了其储能性能，极大限制了BOPP电容器在能源存储、智能制造和航天航空等领域的进一步应用。采用氧等离子体处理工艺进行表面改性，显著提升了BOPP薄膜表面的含氧基团数量和亲水性。系统探究了等离子体处理时间对表面改性BOPP薄膜电性能的影响。结果表明：随着等离子体处理时间延长，薄膜相对介电常数由2.20提升至2.37；当处理时间为5min时，薄膜的击穿强度提升至785.7MV·m^-1，放电能量密度提升至6.78J·cm^-3。该工作为高储能性能电介质薄膜的研制提供了新思路。