顯示器件物理的案例
MEMS器件多物理場(chǎng)耦合仿真分析
編者按
作者在ANSYS Workbench平臺(tái)上，利用ANSYS Mechanical 和ANSYS ACT對(duì)MEMS器件（包括微鏡）進(jìn)行仿真模擬，解決與MEMS器件相關(guān)的多場(chǎng)耦合和結(jié)構(gòu)非線性問(wèn)題。
微鏡是以單獨(dú)或陣列形式用于顯示器、便攜式投影儀及其他光學(xué)設(shè)備的MEMS器件。為了聚焦光線于一組微鏡，每個(gè)反射鏡須隨應(yīng)用情況旋轉(zhuǎn)角度，調(diào)節(jié)反射鏡旋轉(zhuǎn)角度會(huì)涉及到側(cè)向偏移和扭轉(zhuǎn)兩種運(yùn)動(dòng)。
為解決這兩種運(yùn)動(dòng)引起的問(wèn)題，Ozen Engineering用ANSYS Mechanical和ANSYS ACT開(kāi)發(fā)了新的仿真過(guò)程，以改良MEMS微鏡，促進(jìn)其廣泛應(yīng)用。
挑戰(zhàn)
許多MEMS器件如開(kāi)關(guān)、陀螺儀和微鏡都會(huì)經(jīng)歷大轉(zhuǎn)動(dòng)。這些器件中的開(kāi)關(guān)通常是兩端受約束并發(fā)生側(cè)向偏移。
這兩種情況都會(huì)在有限元模擬中引入幾何非線性效應(yīng)，但引入幾何非線性效應(yīng)后會(huì)出現(xiàn)以下兩個(gè)主要現(xiàn)象：
大撓度
當(dāng)單元方向因轉(zhuǎn)動(dòng)而改變時(shí)，局部剛度會(huì)向整體轉(zhuǎn)換。單元應(yīng)變產(chǎn)生明顯的面內(nèi)應(yīng)力（膜應(yīng)力）時(shí)，面外剛度顯著改變。
有應(yīng)力剛化的大撓度
大的膜應(yīng)力（SX）引起的硬化響應(yīng)。隨著垂直撓度的增加（UY），較大的膜應(yīng)力（SX）導(dǎo)致剛化響應(yīng)。
許多MEMS器件會(huì)同時(shí)表現(xiàn)出大撓度和應(yīng)力剛化。在模擬過(guò)程中，如果不對(duì)這兩個(gè)現(xiàn)象進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚蠼獾慕Y(jié)果將會(huì)出現(xiàn)明顯偏差。
另一個(gè)影響因素被稱為初始應(yīng)力。
展開(kāi) MEMS器件多物理場(chǎng)耦合仿真分析
這使您能夠：
◆ 定義MEMS相關(guān)的多物理場(chǎng)單元
◆ 添加特定的MEMS材料屬性
◆ 應(yīng)用MEMS相應(yīng)的邊界條件
小結(jié)
在ANSYS Workbench平臺(tái)上，利用ANSYS Mechanical 、和ANSYS ACT可用于解決與MEMS器件（包括微鏡）相關(guān)的非常困難的非線性問(wèn)題。
非富勒烯聚合物太陽(yáng)能電池綜述：從器件物理到形貌控制
作者首先討論了OPVs中電荷分離、復(fù)合和開(kāi)路電壓損失過(guò)程，然后描述了本體異質(zhì)結(jié)（BHJ）吸光層在水平和垂直方向的微納形貌和器件性能之間的關(guān)聯(lián)，接下來(lái)總結(jié)了給受體分子設(shè)計(jì)、溶液成膜過(guò)程及后處理調(diào)控，以及三元組分優(yōu)化，最后總結(jié)了非富勒烯光伏器件所面臨的諸多挑戰(zhàn)及其發(fā)展前景，對(duì)高效非富勒烯聚合物太陽(yáng)能電池的微觀形貌調(diào)控提出了自己的見(jiàn)解。
【圖文解讀】
1、引言
2、對(duì)電荷分離、復(fù)合和開(kāi)路電壓（VOC）損失的討論
當(dāng)入射光線中的光子被吸光層組分吸收，給體的電子通過(guò)準(zhǔn)絕熱電荷轉(zhuǎn)移（CT）立即提升到LUMO并在HOMO中留下一個(gè)空穴。在有機(jī)半導(dǎo)體體系中，這種電子-空穴對(duì)被稱為激子。激子必須擴(kuò)散到給體-受體異質(zhì)結(jié)界面，再分離成自由電荷載流子（該過(guò)程稱電荷分離），如果電荷載流子可以完全分離，則會(huì)產(chǎn)生光電流，如果未能在擴(kuò)散長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生激子分離，則以光熱的形式回到基態(tài)，即復(fù)合。
圖1.太陽(yáng)能電池的光生電過(guò)程以及能級(jí)圖
(a)-(c) 示意圖，顯示了有機(jī)太陽(yáng)能電池中給體/受體異質(zhì)結(jié)界面的光生過(guò)程、CT狀態(tài)和電荷分離過(guò)程；(d) 有機(jī)給體-受體太陽(yáng)能電池能級(jí)圖的定性圖表。在給體（D）和受體（A）相的界面上，形成CT態(tài)，使給體或受體狀態(tài)的單線態(tài)S1發(fā)生CT過(guò)程。從弱束縛CT狀態(tài)，激子可以通過(guò)使用來(lái)自單線態(tài)（熱CT）的多余能量，或通過(guò)松弛CT狀態(tài)（冷CT）的熱激發(fā)，分解成自由電荷。除解離外，CT態(tài)激子還可以通過(guò)輻射或非輻射復(fù)合方式回到基態(tài)。如果太陽(yáng)能電池是由外部化學(xué)勢(shì)驅(qū)動(dòng)的，自由電荷被注入，并從最低可用能級(jí)（CT態(tài)）復(fù)合，導(dǎo)致電致發(fā)光發(fā)射。
展開(kāi) 2025大賽優(yōu)秀作品 | 基于多物理場(chǎng)仿真技術(shù)的高速動(dòng)車用功率器件主端子連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)
作品名稱：基于多物理場(chǎng)仿真技術(shù)的高速動(dòng)車用功率器件主端子連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)
作者： 曾祥浩 | 中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司 仿真高級(jí)工程師
關(guān)鍵詞：高速動(dòng)車 ，IGBT，多物理場(chǎng)仿真，Ansys
作者說(shuō)
Ansys人機(jī)交互友好，界面簡(jiǎn)潔，使用邏輯符合仿真一般流程。同時(shí)，Ansys包含多個(gè)功能模塊，能夠支持機(jī)電熱磁多物理場(chǎng)仿真，功能強(qiáng)大，是仿真融入正向研發(fā)，指導(dǎo)故障分析的重要幫手。
為了提高高速動(dòng)車服役環(huán)境下功率器件主端子連接結(jié)構(gòu)的服役可靠性，本文通過(guò)有限元分析對(duì)IGBT器件主端子結(jié)構(gòu)焊層的疲勞可靠性進(jìn)行研究，并且運(yùn)用不同的理論預(yù)測(cè)焊層疲勞壽命并通過(guò)功率循環(huán)試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，隨著主端子焊層孔洞率的增加，循環(huán)周次會(huì)降低，但影響并不明顯。隨著主端子焊層厚度逐漸增加，循環(huán)周次呈現(xiàn)出先增加后減少的變化規(guī)律。在功率循環(huán)過(guò)程中，主端子結(jié)構(gòu)焊層的退化表現(xiàn)為灰色含Sn相的粗化，采用基于能量的Darveaux模型進(jìn)行分析更加符合功率器件主端子結(jié)構(gòu)焊層的退化過(guò)程。故在主端子結(jié)構(gòu)中，影響其服役壽命的主要因素為焊層厚度。
挑戰(zhàn)/需求
IGBT廣泛應(yīng)用于軌道交通等高可靠性領(lǐng)域，其封裝熱應(yīng)力引發(fā)的失效多發(fā)生在連接部位。本文針對(duì)高速動(dòng)車IGBT真實(shí)工況，基于Ansys工具，采用多物理場(chǎng)仿真研究主端子連接結(jié)構(gòu)可靠性，重點(diǎn)分析連接層孔洞與厚度的影響，并通過(guò)功率循環(huán)試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果。
使用工具：Ansys Workbench, Ansys Mechanical
最終成果
基于Ansys 軟件，采用子模型與生死單元技術(shù)，對(duì)IGBT器件在功率循環(huán)工況下進(jìn)行多物理場(chǎng)仿真，并通過(guò)相關(guān)理論評(píng)價(jià)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)可靠性。
展開(kāi) 
五部門(mén)聯(lián)合宣布：新型顯示器件及原材料免征進(jìn)口稅
據(jù)財(cái)政部網(wǎng)站4月12日消息，為加快壯大新一代信息技術(shù)，支持新型顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展，近日，財(cái)政部、國(guó)家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、海關(guān)總署、稅務(wù)總局聯(lián)合發(fā)布《財(cái)政部 海關(guān)總署 稅務(wù)總
局關(guān)于2021-2030年支持新型顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)口稅收政策的通知》。
截圖自財(cái)政部官網(wǎng)
《通知》顯示，自2021年1月1日至2030年12月31日，決定對(duì)新型顯示器件（即薄膜晶體管液晶顯示器件、有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示器件、Micro-LED顯示器件，下同）生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)口國(guó)內(nèi)不能生產(chǎn)或性能不能滿足需求的自用生產(chǎn)性（含研發(fā)用，下同）原材料、消耗品和凈化室配套系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)備（包括進(jìn)口設(shè)備和國(guó)產(chǎn)設(shè)備）零配件，對(duì)新型顯示產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵原材料、零配件（即靶材、光刻膠、掩模版、偏光片、彩色濾光膜）生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)口國(guó)內(nèi)不能生產(chǎn)或性能不能滿足需求的自用生產(chǎn)性原材料、消耗品，免征進(jìn)口關(guān)稅。
《通知》還指出，承建新型顯示器件重大項(xiàng)目的企業(yè)自2021年1月1日至2030年12月31日期間進(jìn)口新設(shè)備，除《國(guó)內(nèi)投資項(xiàng)目不予免稅的進(jìn)口商品目錄》、《外商投資項(xiàng)目不予免稅的進(jìn)口商品目錄》和《進(jìn)口不予免稅的重大技術(shù)裝備和產(chǎn)品目錄》所列商品外，對(duì)未繳納的稅款提供海關(guān)認(rèn)可的稅款擔(dān)保，準(zhǔn)予在首臺(tái)設(shè)備進(jìn)口之后的6年（連續(xù)72個(gè)月）期限內(nèi)分期繳納進(jìn)口環(huán)節(jié)增值稅，6年內(nèi)每年（連續(xù)12個(gè)月）依次繳納進(jìn)口環(huán)節(jié)增值稅總額的0%、20%、20%、20%、20%、20%，自首臺(tái)設(shè)備進(jìn)口之日起已經(jīng)繳納的稅款不予退還。在分期納稅期間，海關(guān)對(duì)準(zhǔn)予分期繳納的稅款不予征收滯納金。
展開(kāi) RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計(jì)軟件——脈沖顯示窗口
·點(diǎn)擊圖表，在鼠標(biāo)光標(biāo)位置顯示十字，并用數(shù)字顯示其坐標(biāo)。單擊時(shí)按住Ctrl鍵，十字會(huì)移動(dòng)到所顯示曲線的最近的數(shù)據(jù)點(diǎn)。
·在圖表上方輕輕點(diǎn)擊，顯示數(shù)值范圍和分辨率。
·如果在執(zhí)行腳本之前打開(kāi)了脈沖顯示窗口，則可以在計(jì)算整個(gè)脈沖傳播之前使用該窗口。可能只是部分脈沖已經(jīng)被計(jì)算出來(lái)了，其他的脈沖還不能顯示出來(lái)。
·表單設(shè)置也可以通過(guò)腳本中的各種函數(shù)調(diào)用進(jìn)行修改。
如果兩個(gè)脈沖的相互作用已經(jīng)用函數(shù)pp_fiber_2p()進(jìn)行了模擬，則脈沖顯示窗體還有一個(gè)按鈕，用于在脈沖1和脈沖2的顯示之間切換。
展開(kāi) 東華大學(xué)王宏志團(tuán)隊(duì)ACS Nano:高性能Na+離子電致變色助力廉價(jià)顯示電子及物聯(lián)網(wǎng)器件
基與MOF電極的多彩電致變色器件和應(yīng)用于共享單車的智能二維碼。
(a) MOF電極激光刻蝕制備流程圖；
(b)基于刻蝕MOF電極的多色電致變色器件；
(c)基于MOF電極中智能二維碼器件；
(d)可隱藏智能二維碼器件應(yīng)用于共享單車。
【小結(jié)】
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)將兩種含有不同尺寸一維孔道(10 ? vs 33 ?)的MOF電極分別在Al3+、Li+、Na+和TBA+基電解液中進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)對(duì)于兩種電極，既不是離子半徑最小的Al3+離子也不是半徑最大的TBA+傳輸最為迅速。盡管Na+離子半徑要大于Li+離子和Al3+離子，卻有著最高的離子傳輸效率。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為同時(shí)有兩個(gè)重要的因素影響著離子傳輸：離子與傳輸路徑間的空間位阻和離子與MOF框架上負(fù)電基團(tuán)的靜電相互作用。正是由于MOFs獨(dú)特的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其對(duì)不同離子脫嵌具有選擇性。基于該類具有離子傳輸選擇性的MOF材料，研究團(tuán)隊(duì)制備了快速變色，且具有高光調(diào)制范圍與變色效率和良好的穩(wěn)定性的鈉離子電致變色電極。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)無(wú)模板的激光雕刻法刻蝕變色層和電極，成功制備了多彩電致變色顯示器件與應(yīng)用于共享單車的可隱藏智能二維碼器件，證明了其在廉價(jià)電致變色和物聯(lián)網(wǎng)電子器件鄰域的發(fā)展?jié)摿Α?文獻(xiàn)連接：Ion-Transport Design for High-Performance Na+-Based Electrochromics (ACS Nano, 2018, DOI:10.1021/acsnano.8b00974)
展開(kāi) 微顯 | MICLEDI公司GaN基紅色Micro-LED技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，MICLEDI是一家生產(chǎn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡用Micro-LED顯示模組的無(wú)晶圓開(kāi)發(fā)商。該公司位于比利時(shí)魯汶，于2019年從納米電子學(xué)研究中心IMEC分拆出來(lái)。近日，該公司對(duì)外展示了一款新型GaN基紅色Micro-LED，其發(fā)光波長(zhǎng)為630nm，光譜半高寬（FWHM）在50nm左右。據(jù)介紹，這一技術(shù)上的突破讓該公司現(xiàn)在可以直接將高度優(yōu)化的紅色Micro-LED芯片集成到其全彩色Micro-LED顯示模組中。這里面要提到，在傳統(tǒng)RGB型Micro-LED顯示方案中，紅色Micro-LED一直都是瓶頸。
圖1. MICLEDI推出其新型紅色Micro-LED，將用于RGB型Micro-LED全彩顯示器
MICLEDI表示，其Micro-LED全彩色顯示器圍繞性能提升作了特殊的設(shè)計(jì)，可以滿足當(dāng)前AR智能眼鏡的最高性能標(biāo)準(zhǔn)。目前，與室外日光應(yīng)用環(huán)境相比，用于室內(nèi)或較暗燈光環(huán)境下的AR智能眼鏡的發(fā)光效率、亮度以及其他總體性能都較低。從市場(chǎng)看，基于透明鏡片設(shè)計(jì)的高端AR智能眼鏡，既適用室內(nèi)光線不足的環(huán)境，也滿足室外陽(yáng)光充足的環(huán)境，這一點(diǎn)對(duì)于AR智能眼鏡滿足消費(fèi)者的不同環(huán)境需求非常重要。通過(guò)優(yōu)化每種顏色Micro-LED顯示器件的化學(xué)和物理特性，MICLEDI聲稱他們可以實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)上任何替代解決方案的最高亮度。
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