功能器件

功能器件把二进制码按一定的规律编排，例如8421码、格雷码等，使每组代码具有一特定的含义（代表某个数或控制信号）称为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。编码器有若干个输入，在某一时刻只有一个输入信号被转换为二进制码。

译码器

译码是编码的逆过程，它的功能是将具有特定含义的二进制码进行辨别，并转换成控制信号，具有译码功能的逻辑电路称为译码器。译码器可分为两种类型，地址译码器和代码变换器。

七段显示译码器

在数字测量仪表和各种数字系统中，都需要将数字量直观地显示出来，一方面供人们直接读取测量和运算的结果；另一方面用于监视数字系统的工作情况。因此，数字显示电路是许多数字设备不可缺少的部分。数字显示电路通常由译码器、驱动器和显示器等部分组成。

数值比较器

在数字系统中，特别是在计算机中都具有运算功能，一种简单的运算就是比较两个数A和B的大小。数值比较器就是对两数A、B进行比较，以判断其大小的逻辑电路。比较结果有A>B、A

固态表面的分子纳米构筑与功能器件

分子纳米构筑与功能器件研制是极有意义的研究课题。总结了利用分子自组装构筑多层异质纳米结构、有机金属卟啉络合物的隧道电子诱导分子发光和轨道媒介分离作用、生物分子DNA的创造设计和微观结构、光电材料的本征性集成与功能器件研制。

光电材料的本征性集成与功能器件

铟锡氧化物Ind ium -Tin-Oxide(ITO )具有优良的光电性能而得到广泛应用。由于ITO 具有导电和透光双重特性，已经发现它在光电子器件研制中的广泛用途，如太阳能电池、光二极管、图象传感器、液晶显示器、电偶器件。根据不同的用途，往往需要采用相应的薄膜制备方法。有多种成膜方法制备ITO薄膜，如化学气相沉积、电子束蒸发、反应热蒸发、喷雾热解法、直流 (DC )和交频(RF)磁控溅射。

发现ITO的一个非常重要的应用是将其沉积到经化学刻蚀的光导纤维尖端用作扫描隧道显微镜 (STM )的探针。传统的STM针尖是用金属钨 (W )丝经化学刻蚀或铂 -铱 (Pt- Ir)丝经直接剪切而成，金属针尖只导电不导光；光导纤维本身只导光不导电，因此它不能直接用于制作STM针尖。将ITO薄膜沉积到光导纤维尖端制作的针尖既可传输电子又可同时收集光子，这种针尖广泛用于光子扫描隧道显微镜 (P - STM )和扫描近场光学显微镜 (SNOM )实验。利用 ITO薄膜研制光子STM针尖，该针尖用于STM实验观察单个分子在固态表面的形貌结构和物理化学行为，又可将该针尖用于隧道电子诱导分子发光的STM实验作收集光子的光子探测器探头。

光导纤维和 ITO制作的扫描探针的SEM

根据光导纤维和ITO材料的本征性能，选择光导纤维和铟锡氧化物 (ITO )为基本构造材料，采用化学刻蚀处理光纤尖端、热蒸发沉积金属导电膜、酸溶解定域腐蚀光纤尖端金属膜、磁控溅射沉积ITO薄膜等技术制造多功能器件扫描探针，从光导纤维和ITO材料的本征性能出发，通过微纳化方法进行处理，达到功能特性集成，在微纳化过程中，用扫描电子显微镜观察监控探针制造的各个技术环节，分析探针尖端的对称性和ITO镀层的结构致密性，通过测试探针的电阻率和导光率评估其导电性和导光性能。

将制造的探针用在扫描隧道显微镜 (STM )、光子扫描隧道显微镜 (PSTM )、扫描近场光学显微镜(SNOM )等实验观察物质的表面和界面的微观结构，进行多种图象扫描和电子隧道谱以及光子隧道谱测试，通过这些显微实验初步检验探针的多功能用途；与此同时利用扫描探针的桥梁连接作用发展多种仪器分析的联用技术，通过扫描探针利用隧道电子诱导分子纳米结构产生激发光子，又通过探针使得激发光子到达光子计数器和光谱记录仪而检测光子和记录光谱。根据探针扫描图象时的分辨率以及检测激发光子的灵敏度和记录光子光谱的准确度评估多功能扫描探针的综合性能。

超磁致功能器件的应用现状和发展

介绍了超磁致伸缩材料的基本特性，综述了超磁致功能器件的种类和应用领域，论述了超磁致功能驱动器和传感器的工作原理和应用，并对超磁致伸缩功能器件的未来发展进行了研究。

超磁致功能器件的种类及应用现状

超磁致伸缩材料在磁场作用下，材料发生尺寸变化，可将电流控制的磁能 (由线圈通过电流产生 )转换为机械能 (输出位移或力 )，利用这一特性可制成精密位移驱动器，其特点是精度高、反应速度快、产生的力大；若给超磁致伸缩棒材施加交流磁场，它就会产生振动和声波，利用该性质可以制作扬声器、水声换能器、超声换能器，其特点是功率远远大于压电陶瓷换能器，可靠性高；另外，超磁致伸缩材料具有压磁效应，即在外力作用下材料磁化状态发生变化，可做成各种力或位移传感器。

由于超磁致伸缩材料应变值高、能量密度大、响应快、精度高、频带宽且具有智能响应，利用超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应和压磁效应可构造各种功能器件，在航空航天、国防军工、电子、机械、石油、纺织、农业等领域有广泛的应用。

超磁致功能器件的发展和前景

超磁致伸缩材料是一种至关重要的战略材料，首先应用在水声换能器中。利用真空离子溅射或激光溅射方法获得的Terfeno-lD薄膜材料应用于微型开关、泵、阀和超声马达、共振型传感器以及可磁性调谐的声表面波器件和微机电系统。我国直径最大的 (直径70mm、长度250mm )稀土超磁致伸缩材料，在低磁场下的磁致伸缩应变、机械性能、产品一致性、成品率等主要技术经济指标均达到国际先进水平。北京科技大学新金属材料国家重点实验室采用新的制造技术，制造出 {110}轴向取向的多晶棒材，直径在10mm以上的产品的磁致伸缩系数K=( 1200~ 1550) 10- 6，其特性优于国外相同尺寸产品的性能并已申请了国家发明专利。开发出了磁致伸缩式智能振动时效装置、声(超声 )换能器、传感器、精密致动器等应用器件，其中智能振动时效装置现已投放市场。已建成年生产能力为8吨的铽镝铁大磁致伸缩材料生产线，产品最大直径达50mm。这些都是我国近年来在该领域取得的研究成果，但整体上来讲与国外还有很大差距。

( 1) 批量产业化生产能力严重不足，我国还只能生产常规的超磁致伸缩材料，材料性能有待进一步提高；超磁致伸缩薄膜材料的制备还处于实验室研究阶段，相应的超磁致伸缩薄膜器件的开发，在微机电系统中的应用研究较为薄弱。

( 2) 器件的研究开发还处于跟踪研究阶段，应进一步加大器件开发的投入，如大功率低频电 -声换能器，继续深入研究薄膜型超磁致伸缩功能器件的研究和开发，使产品微型化、智能化。

3) 进行规模化生产，在保证产品性能的前提下，降低材料成本，进一步加强材料基础理论研究，革新制造工艺、使我国超磁致伸缩材料在保证国家战略需要的同时参与国际竞争。

( 4) 超磁致伸缩材料作为一种功能材料，同形状记忆合金、压电陶瓷材料一样，在驱动器、传感器等领域有广泛的应用，开发高精度、高分辨力的驱动器对我国航空航天、超精度加工机床、精密仪器等领域至关重要。根据不同要求和材料性能，将它们有机地结合在一起，取长补短，可以提高功能器件的性能和工作能力，例如将超磁致伸缩材料和压电陶瓷材料结合起来形成一些混合精密驱动器，可以避免因为使用多个线圈而带来的磁干扰，从而提高控制精度，简化控制器，这将成为一个新的热门研究领域。

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