Layer number and stacking order of few-layer graphene (FLG) are of particular interest since they directly determine the performance of graphene-based electronic devices. By analyzing Raman spectra and Raman images, quantitative indices are extracted to discriminate the thickness of AB-stacked FLG from single- to five-layer graphene; a few key spectral characteristics are also identified for FLG with misoriented stacking.

The ability to print graphene sheets onto large scale, flexible substrates holds promise for large scale, transparent electronics on flexible substrates. Solution processable graphene sheets derived from graphite can form stable dispersions in solutions and are amenable to bulk scale processing and ink jet printing. However, the electrical conductivity and carrier mobilities of this material are usually reported to be orders of magnitude poorer than that of the mechanically cleaved counterpart due to its higher density of defects, which restricts its use in electronics. Here, we show that by optimizing several key factors in processing, we are able to fabricate high mobility graphene films derived from large sized graphene oxide sheets, which paves the way for all-carbon post-CMOS electronics. All-carbon source−drain channel electronics fabricated from such films exhibit significantly improved transport characteristics, with carrier mobilities of 365 cm2/(V·s) for hole and 281 cm2/(V·s) for electron, measured in air at room temperature. In particular, intrinsic mobility as high as 5000 cm2/(V·s) can be obtained from such solution-processed graphene films when ionic screening is applied to nullify the Coulombic scattering by charged impurities.

The key bottlenecks hindering the practical implementations of lithium-metal anodes in high-energy-density rechargeable batteries are the uncontrolled dendrite growth and infinite volume changes during charging and discharging, which lead to short lifespan and catastrophic safety hazards. In principle, these problems can be mitigated or even solved by loading lithium into a high-surface-area, conductive, and lithiophilic porous scaffold. However, a suitable material that can synchronously host a large loading amount of lithium and endure a large current density has not been achieved. Here, a lithiophilic 3D nanoporous nitrogen-doped graphene as the sought-after scaffold material for lithium anodes is reported. The high surface area, large porosity, and high conductivity of the nanoporous graphene concede not only dendrite-free stripping/plating but also abundant open space accommodating volume fluctuations of lithium. This ingenious scaffold endows the lithium composite anode with a long-term cycling stability and ultrahigh rate capability, significantly improving the charge storage performance of high-energy-density rechargeable lithium batteries.

We report thermal conductivity (κ) measurements from 77 to 350 K on both suspended and supported few-layer graphene using a thermal-bridge configuration. The room temperature value of κ is comparable to that of bulk graphite for the largest flake, but reduces significantly for smaller flakes. The presence of a substrate lowers the value of κ, but the effect diminishes for the thermal transport in the top layers away from the substrate. For the suspended sample, the temperature dependence of κ follows a power law with an exponent of 1.4 ± 0.1, suggesting that the flexural phonon modes contribute significantly to the thermal transport of the suspended graphene. The measured values of κ are generally lower than those from theoretical studies. We attribute this deviation to the phonon-boundary scattering at the graphene-contact interfaces, which is shown to significantly reduce the apparent measured thermal conductance of graphene.

A photonics-based radar with generation and de-chirp processing of broadband linear frequency modulated continuous-wave (LFMCW) signal in optical domain is proposed for high-resolution and real-time inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging. In the proposed system, a broadband LFMCW signal is generated by a photonic frequency quadrupler based on a single integrated electro-optical modulator, and the echoes reflected from the targets are de-chirped to a low frequency signal by a microwave photonic frequency mixer. The proposed radar can operate at a high frequency with a large bandwidth, and thus achieve an ultra-high range resolution for ISAR imaging. Thanks to the wideband photonic de-chirp technique, the radar receiver could apply low-speed analog-to-digital conversion and mature digital signal processing, which makes real-time ISAR imaging possible. A K-band photonics-based radar with an instantaneous bandwidth of 8 GHz (18-26 GHz) is established and its performance for ISAR imaging is experimentally investigated. Results show that a recorded two-dimensional imaging resolution of ~2 cm × ~2 cm is achieved with a sampling rate of 100 MSa/s in the receiver. Besides, fast ISAR imaging with 100 frames per second is verified. The proposed radar is an effective solution to overcome the limitations on operation bandwidth and processing speed of current radar imaging technologies, which may enable applications where high-resolution and real-time radar imaging is required.

With the rapid advancement of information technology, the data demands in transmission rates, processing speed, and storage capacity have been increasing significantly. However, silicon electro-optic modulators, characterized by their weak electro-optic effect, struggle to balance modulation efficiency and bandwidth. To overcome this limitation, we propose an electro-optic modulator based on an all-fiber micro-ring resonator and a p-Si/n-ITO heterojunction, achieving high modulation efficiency and large bandwidth. ITO is introduced in this design, which exhibits an ε-near-zero (ENZ) effect in the communication band. The real and imaginary parts of the refractive index of ITO undergo significant changes in response to variations in carrier concentration induced by the reverse bias voltage, thereby enabling efficient electro-optic modulation. Additionally, the design of the all-fiber micro-ring eliminates coupling losses associated with spatial optical-waveguide coupling, thereby resolving the high insertion loss of silicon waveguide modulators and the challenges of integrating MZI modulation structures. The results demonstrate that this modulator can achieve significant phase shifts at low voltages, with a modulation efficiency of up to 3.08 nm/V and a bandwidth reaching 82.04 GHz, indicating its potential for high-speed optical chip applications.

Abstract In conventional remaining useful life (RUL) prediction approaches grounded on maintenance, the maintenance threshold is typically established as a stationary value. However, the actual maintenance threshold may exceed its preset value due to the uncertainty of degradation and other factors. Therefore, it is necessary to consider the dynamic maintenance threshold to improve the precision of remaining useful life prediction. By considering the Wiener process, the maintenance threshold error is introduced to reflect the dynamic nature of the maintenance threshold. The influence of maintenance on degradation amount, degradation rate, and degradation path are comprehensively considered to establish a multi‐stage maintenance‐affected degradation process model. The RUL formula of the equipment is derived using the first hitting time (FHT). The maximum likelihood estimation (MLE) approach and Bayesian theory are employed to estimate the model's parameters. The proposed approach is validated using simulation data and gyroscope degradation data. The outcomes reveal that the proposed approach can significantly enhance the precision of life prediction for the equipment.