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[成果] 1900120025 北京
TN201 应用技术 [工程和技术研究与试验发展, 电子器件制造] 公布年份:2019
成果简介:该项目围绕“量子调控与量子信息”专项指南“量子结构及量子效应器件”提出“半导体复合量子结构的量子输运机理及量子器件研究”,聚焦半导体固态量子结构的量子晶体管和光量子器件研究,围绕关键科学问题:低维与三维耦合半导体复合量子结构中载流子在光电磁微波场下的量子输运及操控;光电转换与效率优化;准粒子态与光子电子关联量子态的精密表征,突破理论设计、材料制备和器件研制关键难题,建立量子态精密表征测量先进平台,实现固态量子晶体管和光量子器件功能演示。 研究复合量子结构的输运理论和亚10,nm精度制备技术。输运量子态多场调控效应与量子晶体管。集成量子结构制备基量子光源器件。关联量子态相干精密测试与光量子计算演示。
[成果] 1900120016 江苏
TN304.055 应用技术 [工程和技术研究与试验发展, 电子器件制造] 公布年份:2019
成果简介:有机小分子半导体器件制作过程分为薄膜和器件制作及表征两个方面。真空沉积是其常用的薄膜制备技术。所谓真空沉积,是将分子材料安装在容器中,通过加热使分子源材料温度高于其升华点或蒸发点,进而使分子脱离容器并定向喷射向衬底表面并形成薄膜的过程。 该项目创新在于开发新型核心部件即任意安装角度蒸发源和超长工作距离显微镜,在此基础上系统集成真空沉积系统,研制集原位形貌、光学和电学实时测量于一体的设备,解决有机小分子半导体薄膜沉积与表征在环境、时间和区域上分离的难题,实现真空内功能薄膜沉积、表征与器件制作的工作站。 为了实现与其他检测设备集成的空间问题,该项目采用全新的真空沉积结构,即将样品台置于蒸发源下方。但是,所有的商业化蒸发源的蒸发口都必须朝上,否则,所蒸发材料以及坩埚将从蒸发源中掉出。因此开发任意安装角度蒸发源是本项目的基础之一。 考虑到有机材料对环境的敏感性,该项目我们选择光学的技术来实现实时原位监测薄膜生长过程。为了实现沉积的原位监测,该项目解决了光学显微镜分辨率和工作距离不能兼顾的难题,自主开发了1微米分辨率和10厘米工作距离的显微镜,安装于真空腔观察窗外部。此设计还可以配合移动样品台对微结构的微区光学性质进行测量以及整个样品的光学性能进行大面积绘图测试。 该研制系统最后将把蒸发源控温系统、样品台的三维移动操作、形貌观察、电学测量以及光学测量通过自主开发的软件集成在一台电脑上。软件将通过多窗口显示的方式同时显示各种信号,达到即时对比的要求。
[成果] 1900120036 上海
TN37 应用技术 [工程和技术研究与试验发展, 电子器件制造] 公布年份:2019
成果简介:热电转换作为一种新兴的清洁能源技术,利用半导体材料直接将热能与电能进行相互转换,不仅可以提高能量的使用效率、降低石化能源的消费比重,而且可以减少二氧化碳的排放,达到保护环境的目的,相关研究在国际上吸引了广泛关注。有效地提高热电材料性能并获得高效热电器件已成为热电转换技术工业应用的关键。而这需要国内外科研机构的通力合作解决从材料到器件的一系列关键问题。美国橡树岭国家实验室和加州理工大学具有多年热电材料研究经验,在原子分子层次上的理论研究、高品质热电材料的设计与制备、材料微观尺度上的精细表征以及宏观物理性能的精确测量等方面作出了一系列原创性成果,整体水平世界领先;该项目的研究涉及新能源材料与技术,有望为汽车尾气废热、工业余废热的高效利用发挥不可替代的作用,符合国家战略需求。 新型高性能热电材料与器件的合作研究,从原子分子层次、纳米微米尺度、以及宏观尺度上研究材料的微观结构对热电性能的影响;深刻理解材料中局域晶体结构/电子结构/振动特性变化与电热输运性能之间关系及其规律性;理解热电材料中电热协同输运的微观机制和基本规律,开展新型热电化合物与复合材料的微观结构设计与制备,获得新型高性能热电材料。以研究的新材料为基础,开发出高能量转换效率的热电器件与系统,并研究材料与器件的长期工作稳定性、机械性能、界面等对热电器件性能的影响,获得高效热电器件,并初步形成热电器件批量制备能力。
[成果] 1800180099 上海
TN248 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:一代器件、一代系统、一代技术。多功能纳米复合薄膜与激光模块器件一直是限制中国强激光装置发展的瓶颈,核心技术和高端器件长期受到国外封锁与禁运。其难度主要在于难以同时满足损伤、光谱、应力、损耗、环境适用性等综合性能,尤其缺乏破解损伤与其它性能之间相互制约的有效手段,极大地限制了中国强激光模块器件性能的跨越式发展和强激光系统的升级换代。 该项目在国家重大科技专项、863、自然科学基金等项目的资助下,开展了多功能纳米复合薄膜与激光模块器件的基础理论、材料合成、关键技术和设备以及工程应用的全链条创新研究,发明了强激光薄膜多功能性协同调控的系列技术,提升了变形镜、板条激光放大器、水冷谐振腔三类核心模块器件的综合性能,在国家激光聚变重大工程和强激光装备等方面实现了成功应用。主要发明点为: 1.发明了离子束辅助的电子束共蒸发技术和缺陷控制技术,获得了兼具多功能性的HfxSi1-xO2纳米复合材料,解决了损伤与其它性能相互制约的难题,为提升强激光模块器件的综合性能,拓展应用范围奠定了技术基础。 2.发明了基于Hf0.7Si0.3O2纳米复合材料的复杂光谱控制、近零应力调控和损伤阈值提升技术,提出了高精度、大范围的波前调控方法与技术,研制成功满足神光III主机要求的变形镜模块器件。 3.发明了改善增益效率的YAG晶体分段掺杂技术,创新了纳米复合薄膜全反射结构和抑制自激发射(ASE)吸收膜结构,降低了损耗,提升了损伤阈值,在国内首次实现万瓦级板条固体激光输出。 4.建立了薄膜微观结构的孔洞模型,阐明了防水性与微观结构的关系,发明了兼顾防水性、光谱特性和损伤阈值的多功能薄膜制备技术,提出了水冷激光谐振腔模块新构型。 该项目获授权发明专利41项,2017年6项专利技术实现转让,获技术转移总投资1.56亿元,实现技术转移直接收益0.38亿元。发表SCI收录论文49篇,EI收录论文32篇;在SPIE Laser Damage等重要国际会议做邀请报告十余次。美国Laser Focused World杂志2011年5月专题介绍并推荐了该项目的清洗技术;美国劳伦斯-利弗莫尔国家实验室的Christopher Stolz博士是美国激光惯性约束聚变装置光学器件负责人,他在5篇论文中13次引用、正面评价该项目激光薄膜的研究成果。经权威机构检测和比对,专家鉴定认为:“激光薄膜损伤阈值达到国际领先水平”,“变形镜模块综合性能达到国际先进水平”,“板条激光器整体技术性能达到国际领先水平”。 近三年来,项目组共为中国激光聚变、激光武器、激光测距等国家重大工程和型号装备提供激光薄膜器件近万件、模块器件210套、清洗和刻蚀设备78台,直接经济效益超过9200万元。中国工程物理研究院、洛阳电光设备研究所等用户单位使用项目组提供的强激光器件和单元技术产生的间接经济效益超过2.8亿元。
[成果] 1800180038 上海
TN249 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属“材料学”学科中的界面科学领域和“材料加工工程”学科中的激光制造领域。针对稀有资源钨及激光作用下碳化钨的溶解致脆和碳化物致脆等问题,在国家自然科学基金项目、上海市自然科学基金、曙光计划等项目的支持下,开展了系统的研究。成果对于减少稀有资源钨的消耗量并满足航空航天、汽车、油气运输、微电子等行业不断提高的产量和性能要求具有重要意义,研究成果如下: (1)碳化钨溶解、长大机制与WC/M界面行为。发现激光作用下碳化钨晶粒长大存在两个不平衡性特性:正常晶粒长大与异常晶粒长大,在激光作用下碳化钨的晶粒长大表现为四种WC/WC“碰撞”模式。正常碳化钨溶解和长大机制主要为柯根达尔效应和奥斯特瓦尔德熟化。超细碳化钨晶粒在钨含量较高的环境下“吞噬”周围晶粒急剧长大,形成异常长大的晶粒,晶粒周围存在具有一定晶体取向的小晶粒,由多晶粒组成形状规则的碳化钨晶粒,其机制主要为并合机制。硬质合金存在脆性→塑性变形的过渡区,变形从晶界滑移前粘结相中的位错移动开始,同时伴随着钴扩散和强化相晶界区域的位错移动。代表性论文7他引总次数12次,SCI他引8次;代表性论文6他引总次数19次,SCI他引8次;代表性论文2他引总次数26次,SCI他引15次。 2)激光热源作用下微区塑性变形机制。建立了基于传统粉末冶金理论的WC/M界面碳化钨相变理论,解决了WC/M界面碳化物致脆、温度及其对η相行为影响等重要科学问题。开展了非平衡条件下WC/M界面行为、WC→η相转变、位错及滑移变形机理及WC/WC晶界成分及结构特性的研究。利用相图、理论计算、界面结构等方法结合物理实验,首次利用光纤激光作为热源,制备“硬质合金-钢”接头,实现了技术上的突破。代表性论文8他引总次数4次,SCI他引1次;代表性论文5他引总次数13次,SCI他引9次;代表性论文4他引总次数18次,SCI他引12次;代表性论文1他引总次数34次,SCI他引26次。 3)基于环形激光视觉传感的深度恢复理论及智能制造方法。提出了基于环形激光视觉传感的深度恢复理论,完善并发展了基于环形激光的焊缝定位与跟踪技术。基于激光制造理论方法和智能制造技术,利用正负透镜结合的方法建立了基于环形激光视觉传感的视觉传感系统,建立基于“半径-深度关系和摄像机放大系数”的焊缝3D计算理论的焊缝识别模型。为焊接领域基于环形激光主动视觉传感的深度恢复理论的开展提供了科学基础。代表性论文3他引总次数65次,SCI他引19次。 该项目的8篇代表性论文发表在J Mater Sci、Mater Design等期刊,总计被引用191次,SCI他引98次。引文期刊25种、作者421人、国家/地区21个。获2017年度美国焊接学会麦凯-霍姆奖(McKay Helm Award)。
[成果] 1800140343 江苏
TN249 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:随着市场需求更加注重追求轻质、高效和高可靠性,设计中越来越多地采用复杂整体结构件和精密复杂结构件。由于单个结构件的尺寸和复杂性不断增加,对结构件加工制造要求日趋苛刻。同时,航空航天用钛合金等材料具有高熔点、难变形和难加工等特点,使得复杂整体结构件和精密复杂结构件的制造尤其困难。特别是越来越多的异形结构,传统的锻造、铸造、焊接、机加等成形工艺已无法满足结构件的设计和制造要求。因此,研究开发能够解决航空航天整体复杂钛合金结构件难加工甚至无法加工问题的制造技术途径,已成为先进制造技术的重要发展方向和前沿热点课题。 研发的激光选区熔化成形设备融合了激光熔化(LM)与激光烧结(LS)两种工艺技术,突破了金属和非金属直接成形的界线;在3D打印领域中首次提出并应用了“精度关联多系统的一体化设计”概念和方法;结合激光熔化和烧结工艺的特点,首次将液压缸的缸体-活塞运动副技术应用于该设备,具有导向密封好、防卡死、易于维修和装配精度高等特点。 该产品经南京市产品质量监督检验院检测,所检项目符合GB 5226.1-2008《机械电气安全 机械电气设备 第1部分:通用技术条件》、Q/320583 YLYN 001-2015《激光选区熔化成形设备》的标准要求。经用户使用,反映良好。企业的工艺装备先进、生产条件完备、检测手段齐全,配置合理,已满足设备批量生产的需求。该产品整机技术处于国内领先水平,关键指标成形零件表面粗糙度达到国际先进水平。
[成果] 1700520388 北京
TN305.3 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:该项目的主要完成人重点围绕宽禁带半导体、二维半导体的能带结构和器件输运性能,系统地研究了几类重要半导体的掺杂机制和性能预测,这些工作对于半导体掺杂技术的发展具有重要的科学价值。该项目主要原创性的成果包括:提出利用钼碳共掺的方法可以大幅提高TiO2光催化效率,已经被相关实验所证实;系统研究了“d0-铁磁性”材料的物理机制,为制备非磁性掺杂自旋器件提供了一种全新的思路;系统研究了纳米器件中施主和受主杂质的掺杂特征,提出了解决纳米材料中掺杂瓶颈问题的方法;报道了一系列在新型二维半导体材料中出现的新奇物理现象和掺杂机理。项目成果被欧美等知名学者(包括诺贝尔奖获得者、美国/欧洲科学院院士等)作为领域重要进展写入专著或综述论文,提出多项理论预测被国际一流实验所证实,首次提出多项概念和方法被国际知名学者所采用。8篇代表性论文SCI他引1490次,其中5篇入选ESI高被引论文榜,获授权国家发明专利6项,部分工作被《自然》(亚洲材料)选为“亮点论文”,两篇论文入选“2009年中国最有影响的百篇国际学术论文”。这些工作对半导体掺杂理论的发展,对于新一代纳米器件和第三代半导体器件的结构设计以及性能预测起到重要的指导作用。
[成果] 1900010420 江苏
TN312.8 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:氮化镓(GaN)基宽带隙半导体材料是重要的战略性先进电子材料。GaN基发光二极管(LED)是照明与显示的新型光源,已被广泛应用,正在取代传统光源;GaN基激光器是新一代激光显示技术的核心器件,同时在激光照明、海底通讯、生物医疗等领域有重要应用。对GaN基材料和器件物理原创性、引领性的研究是获得高性能器件的关键。在国家自然科学基金和科技部863计划等项目的支持下,该研究团队围绕GaN基光电子器件的材料基础,在GaN外延生长的表面行为与晶体缺陷控制、GaN外延材料与量子结构的电学与光学性质、GaN基光电子器件等方面,开展了持续而系统的研究,取得了如下主要成果: 1)揭示了大失配异质外延材料表面生长机理,掌握了缺陷抑制方法。针对大失配异质外延生长GaN材料世界难题,该发现点发现了低温缓冲层微观结构与GaN外延材料的晶体质量关系,提出了位错转向与湮灭的调控方法,通过对GaN生长表面过程的有效调控,实现了异质外延生长高质量的GaN薄膜的突破。研究了Al(Ga)N材料生长过程中的寄生反应及其抑制方法,为调控AlGaN中Al组分、提高材料质量提供了实验基础和理论依据。 2)阐明了GaN材料和量子结构的光学、电学、结构性质的内在关联机制,实现了载流子输运与复合过程调控。针对有效调控GaN材料和量子结构载流子的输运与复合的难题,提出刃位错是影响高纯GaN材料电子迁移率和黄光带深能级复合的决定因素,获得了低刃位错密度的GaN材料,实现了GaN材料的室温电子迁移率的突破;在该基础上,发现InGaN多量子阱内的载流子动态分布与势垒高度的关系,实现了多量子阱内的载流子均匀复合发光。针对低维量子结构中的微观缺陷表征难题,发展了InGaN量子结构中缺陷的表征方法,在该基础上阐明了刃位错、螺位错和量子阱界面粗糙度对InGaN量子阱发光性质的影响。 3)解决了光场限制和损耗难题,研制出国内第一支GaN基激光器等几种新型光电子器件。GaN激光器是GaN研究领域中难度最大、最具有挑战的课题。在获得低缺陷密度的GaN基材料,实现对其电学和光学性质的有效调控基础上,进一步解决了光场限制难题,抑制了吸收损耗,研制出国内第一支GaN激光器,同时还研制出国际上第一支GaAs衬底上GaN蓝光LED、国内第一支GaN紫外雪崩光电二极管。 该项目发表代表性论文8篇,包括Appl.Phys.Lett.6篇,J.Appl.Phys.1篇,J.Cryst.Growth 1篇,论文总他引380次,SCI他引318次。这些论文在Appl.Phys.Lett.、Laser Photonics Rev.、Phys. Review B、J.Cryst.Growth等刊物中有大量的正面评述。此外,相关成果也获得了Semiconductor Today等重要学术媒体的高度评价。
[成果] 1800180302 上海
TN249 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:1、该项目属于信息技术领域。 2、主要内容和关键创新点: 强背景噪声下的弱目标精准检测与分析技术是中国海洋强国、军民融合、一带一路等国家战略的重要支撑技术,也是“中国制造”迫切需要的战略必争技术。在国家973计划、国家863计划、国家自然科学基金、上海市科委和上海市教委等项目支持下,上海大学联合常州大学、上海珂力恩特化学材料有限公司、上海泽铭环境科技有限公司,在高性能光源、敏感元件和放大器三大核心器件技术方面取得了突破。具体创新成果如下: 1)发明了全色域可调激光光源设计与制备技术。突破了全色域覆盖的精密可调激光光源技术,设计制备了全色域可调式有机激光器,实现了对红外光、可见光、紫外光弱目标对象的精准激励,色域覆盖范围、光谱分辨率达到国际同类器件水平。所研制的可调式有机激光器,作为水质在线分析仪比色模块的核心器件被应用于上海大学研制的海洋生态浮标装备中,实现了对高浊度海水总氮总磷含量等指标的在线监测,为海洋生态保护提供了核心探测装置。 2)发明了具有微纳结构的柔性有机薄膜晶体管敏感元件制备技术。提出了分子可控定向生长方法和柔性电极制备方法,实现了弱目标信号的高速高灵敏光电导转换过程的精准控制,灵敏度、环境稳定性、响应速度达到国际同类器件水平。所研发的相关技术已应用在海洋水质监测、火电站装备服役状态监测等领域;2018年1月,搭载在“精海”系列无人艇上,参与东海“桑吉”轮碰撞燃爆事故后续处置工作,为评估沉船情况、查找溢油点、估计溢油源位置及配合沉船打捞等工作提供了重要资料。 3)提出了面向阵列传感器的弱目标识别、干扰抑制与调理技术。设计制造了弱信号放大器,实现了多目标强干扰背景下弱目标的精准识别和调理。所开发的器件在特征识别准确率、识别速度、稳定性方面达到国际同类器件的水平。所发明的方法和技术,多次应用于长江口水域的水下考古调查作业,提高了声呐系统在浑浊水域中的探测能力,为沉船的年代和价值判断提供了重要手段;于2016年搭载于核岛检测机器人上,在海阳1号机组设备安装阶段检查及冷试后役前检查中进行了焊缝检查作业,解决了AP1000三代核电站蒸汽发生器焊缝的精准检测难题;成功应用到海军某型装备的改型升级中。 3、实施情况: 该项目在包括Nature Photonics, Advanced Functional Materials, Chemical Science等期刊上发表论文118篇,其中代表性论文20篇(Web of Science被引165次),获得各类学会及省部级奖项4项,受邀参与制定“工业过程控制系统用变送器”国家标准;授权发明专利16项(美国专利两项),新增产值2.7亿元,创汇623.6万美元。所研制的各类器件与探测装置打破了国外技术封锁,成功应用于海洋生态环境监控、海洋灾害处置、能源装备服役保障等领域,为保障国防安全、能源安全做出了贡献。
[成果] 1800220146 安徽
TN305.94 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:课题组选择LED封装关键技术及智能照明控制系统研发与应用为研究对象,在安徽省科技计划重点项目“LED日光灯光源封装技术研究与应用”等课题的支持下,围绕LED封装技术与智能照明控制系统,在LED封装结构、散热系统设计、全光束空间发光、LED驱动电路设计、LED智能照明控制以及新产品的开发及利用等方面进行了系统的研究与实践,相关研究历时7年,主要取得了以下创新性成果: 1.开展了360度LED光源封装技术的研究:突破了业内360度LED光源封装技术的瓶颈,应用此方法生产出来的LED光源,360度全光束空间发光,打破了传统LED光源发光角度的局限性。该成果已授权发明专利保护,拥有独立的知识产权,突破了业内360度LED光源封装技术的瓶颈,处于国内外技术领先水平。研发成果得到了有效转化,期间应用产品获得20项国家实用新型专利证书、1项国家重点新产品证书。 2.优化了LED日光灯发光元器件封装工艺:改善了LED日光灯封装结构、散热、光学系统设计体系,采用新型模块化封装技术简化了工艺流程,节省了封装材料,降低LED热阻,由原先点光源发光改善为面光源发光,从而改善LED日光灯发光效果。安徽科发信息科技有限公司在2012年举办的中国首届创新创业大赛中以优异的先进技术获得“全国226家优秀企业之一”称号,并在2013年5月通过安徽省科技厅科学技术成果认定。 3.开发了一系列LED智能照明控制系统:通过微电子技术、计算机技术和无线技术等特定技术手段,实现对照明设备的控制,推动LED智能化照明控制系统的发展。如开发了一种软启动电路,实现了LED灯具亮度、色彩、自然补光、远程控制等自动控制功能,并将相关成果应用于植物照明、舰船照明、工矿照明、消防安全、公共照明等特殊场合。此类研究获得授权发明专利2件,实用新型专利40多项,获安徽省科技厅科学技术成果认定2项。 综上所述,该项目获授权发明专利3项;获获安徽省科技厅科学技术成果认定3项;6项高新产品获得省级认定,研发的“高光效低热阻COB型LED日光灯”获国家、省重点产品。举办了多期各种形式的培训班,培训了大批LED行业的科技骨干。并将相关的产品和技术成果推广应用,新增产值5.88亿元,产生经济效益1.73亿元。
[成果] 1800220160 安徽
TN104.3 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于国家重点支持的高新技术领域/电子信息技术/新型电子元件/半导体发光技术领域。项目成果源于国家863计划“道路照明用智能化LED灯具光效和可靠性提升研发及示范”课题(编号:2013AA03A114)。 1.主要技术内容: (1)关键荧光材料开发。该项目制备的YAG:Ce荧光粉室温下发光内量子效率达到99%、100℃下热猝灭小于2%。 (2)高光效LED器件封装。藉助该项目荧光粉研发和德豪润达倒装芯片技术突破,德豪润达开发的北极光S4系列大功率LED器件光效达到173.2lm/W。 (3)光色品质控制与荧光粉涂布技术。利用荧光材料克服LED器件发光颜色随温度漂移,实现了在25-85℃温度范围内发光颜色漂移量控制在色坐标CIE(⊿X<0.008,⊿y<0.005),色温漂移量控制在⊿CCT<300K,提高了发光颜色的热稳定性。 (4)光提取技术。采用取消遮挡光的结构面设计、耐候性高透光材料、透镜表面加镀减反射膜、二次光学透镜设计与高折射率硅橡胶填充技术集成,使LED路灯整灯光提取效率(含电源效率)提高到86.8%。 (5)灯具散热匹配技术。通过精细化光源模组设计和灯具散热通道结构优化,采用轻量化散热模块搭配主动散热系统,使LED结温降至65℃以下,热损从7%降至2%,光源模组结构材料减少30%。 (6)提高光效、寿命与可靠性。通过高光效高可靠大功率LED器件选型、驱动控制及散热匹配、灯具光提取技术、光色品质控制技术、高可靠电源与LED结温控制技术集成,使LED路灯整灯光效达到145.6lm/W,色温4108K;6000小时光衰为2.51%,使用寿命大于5万小时。 2.专利、论文与技术标准: (1)已获国家发明专利授权7项、实用新型专利授权8项。 (2)发表SCI论文19篇,培养博士4名、硕士16名、工程师32名。 (3)参编国家半导体照明工程及产业联盟主导的LED路灯标准2个,实施企业标准4个。 3.技术经济指标: 该项目开发的LED路灯光效达到145.6lm/W,较市面上常规灯具光效高出约30%。以该项目150W路灯替换传统400W高压钠灯为例,单灯可年节电1390度,节省电费1112元,节约标准煤约562Kg,减少CO2排放1386Kg,经济和环保效益卓著。该项目开发的LED路灯使用寿命大于5万小时。使用寿命和可靠性的提高,大幅减少路灯维护费用,降低了道路照明运营成本甚至交通事故。 4.应用推广及效益: 近三年(2015-2017)新增销售10.91亿元,新增利润5690.43万元。该项目开发LED荧光粉被芯瑞达、易美芯光、晶科电子、台湾亿光、韩国LG等众多封装厂家使用;该项目开发LED器件用于制作室内外灯具、汽车灯和手机闪光灯;该项目开发LED路灯在芜湖、蚌埠等地示范,并远销“一带一路”沿线国家,市场前景广阔,经济效益良好。
[成果] 1800240443 江苏
TN305.7 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:旨在研究面向柔性光电子的微纳制造关键技术和装备,实现新颖材料/器件的绿色制造。 21世纪进入光子时代,在新一轮产业和国防创新领域中,微纳尺界面与光电子相互作用的新颖效应,是超颖材料、薄膜成像、透明导电、电磁隐身等研究基础,微纳结构数字化设计制造是获得先进材料/器件的新途径。由于微纳3D形貌对光子特性有显著影响,因而,大面积微纳制造一直是国际重大共性难题。 项目目标: 1、研究解决高精度、3D结构与高效率加工之间的矛盾,攻克大面积柔性衬底上微纳工艺可控化技术瓶颈。 2、通过微纳结构功能化实现绿色制造。 3、研发高端微纳柔性制造工艺装备,推进产业应用。 “十二五”期间,国家对智能制造和绿色制造提出更高要求。在国家重大科学仪器设备开发专项、国家“863计划”先进制造领域-重大项目和国家自然科学基金重点项目等支持下,该项目自主建立了“数字化设计的微纳制造工艺平台”,研制“数字光场微纳3D直写设备”、“结构光场调控的纳米光刻设备”和“柔性双面纳米压印/转印工艺设备”等先进核心装备,攻克了应用工艺瓶颈。配置并建设了多条功能产线,成果(材料/器件/设备)在国内外产业规模应用。该项目成果为柔性光电子材料/器件的创新和应用,提供了源头性技术。
[成果] 1800240078 江苏
TN383 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:硅光子集成融合微电子和光电子技术,是发展高端CPU、高性能计算机和高速光通信的下一代关键技术。该项目针对硅光子学中器件尺寸大和高密度集成困难的难题,发展了大规模光子集成的原理和方法、提出了解决光子集成串扰难题的全硅光隔离新器件、深入研究材料发光机理并实现硅基片上光源,在超级计算机和探测领域实现了重要应用。 1.该项目提出嵌入式新结构,解决了亚波长尺度下临近器件间的热、光和电串扰等严重影响光子集成芯片性能的关键难题,首次在同一芯片上集成了信号调制、可调延时、信号通道化等功能,实现了集成320个器件的任意波形发生芯片(Nature Commun. 2015,美国专利US 7369714),是当时世界上集成度最高的硅光子芯片。为突破光学衍射极限限制无法实现超大规模光子集成的难题,项目组利用纳米硅圆柱阵列的共振特性组成介质超构界面,首次发现并实验证实了零曲率半径的光束尖锐弯折操控机理,为未来实现更高密度的超大规模光子集成提供了新原理和新方案(Phy. Rev. Lett. 2011,Nano Lett. 2015),受到英国物理学会和美国物理学会专题报道。 2.光的单向传播是光子集成领域的关键难题和重要方向。项目组发现了利用硅基微环里的光非线性增强效应可实现光的非互易单向传输,研制了类比于集成电路中电二极管的光二极管,非互易性传播比高达28dB,解决了长久以来困扰光学界的非互易传播难题(Science 2012),入选ESI高引用论文。国内外多家科技媒体的专题报导认为该工作向以光为媒介的海量信息处理和光计算迈出了重要一步。 3.硅是间接带隙不能直接发光,在硅基上实现激光是世界性难题。该项目采用Si/Ge/GaAs结构,以Ge为过渡层,解决晶格失配难题;通过双原子台阶抑制外延生长薄膜中的反相畴,解决复合结构中的热膨胀和晶格失配,实现了硅基外延量子点激光器,最大输出功率达到165 mW(Appl. Phys. Lett. 2009,Appl. Phys. Express 2016),领先于国际同行。ZnO属于直接带隙是理想的发光材料,项目组发现ZnO内部缺陷能级可增加ZnO可见波长发光效率,并提供了有效的表征手段,为片上发光提供了关键机理支持,2篇主要论文SCI他引高达872次。 4.基于硅光子技术研制的高灵敏度可见光探测器芯片,打破了国外企业对在国内的市场垄断,产品已广泛应用于X光安检,截至2017年底硅光子产品实现销售6300万;基于硅光子集成芯片的56Gbps高速有源光缆产品,成为“天河二号”超级计算机唯一的国内供应厂商,基于该技术孵化的南通赛勒光电科技有限公司已获得国内知名基金投资。 该项目组推动立项并承担了国内众多重大硅光子项目,领衔了包括国家科技重大专项、科技部重点研发计划、中科院先导B类专项等多项硅光子项目。发表SCI论文102篇,包括Science 1篇,Phys. Rev. Lett 1篇,Nature Comm. 1篇,Nano Lett. 1篇。8篇代表性论文SCI他引1176次,最高单篇他引719次。部分成果实现了成果转化,打破了国外的技术垄断。主要完成人应邀在PIERS和GFP等国际会议做邀请报告30余次,在IBMM等国际会议担任大会主席或分会场主席8次。项目骨干人员中2人获国家优秀青年基金资助,2人获中科院百人计划,1人获上海市千人,2名博士获中科院院长优秀奖。
[成果] 1800290200 北京
TN305 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:半导体器件中的量子尺寸效应和散热等问题已成为制约微电子工业发展的瓶颈。氧化物异质结构界面诱导的一系列新奇物理现象为探索多场调控的多功能、低功耗、高密度集成的氧化物器件带来了新机遇。推动氧化物异质结从基础原理到器件应用的系统研究,对中国信息产业的源头创新和持续发展具有重要意义。 团队目标是:发展具有原子级明锐界面的氧化物异质结的可控生长与制备方法,理解表面、界面的精细原子构型、电子特性及外场下的动力学行为和机制,在亚埃尺度下实现对关联体系界面量子态在电、磁、光、温度等外场作用下响应的静态、动态观测及其准确测量与调控;设计、优化新型氧化物异质结紫外光电器件和磁电多位存储器件的结构,研制新一代可多场调控的功能氧化物器件。 项目主要阶段性成果: (1)国际上首次通过激光场的引入,使得铁电薄膜不同极化区域表面电势差获得的极大的增强和恢复,使探测到的不同极化区域表面电势差瞬间得以恢复,从而可以再次通过清晰的表面电势信号分辨出了不同的极化区域,成功地实现了光协助下的对铁电极化信号的非破坏性读取。 (2)开发了原子尺度变温与原位电场样品台以及低温原位磁场样品台,并首次实现了外电场对氧空位等缺陷调控的原子尺度原位观察:进一步研究温度变化对电荷序相变、铁电相变、磁相变等结构相变的影响;实现原位电场作用下畴结构、相变以及显微结构演化等研究,从微观角度探讨结构与物性之间的关联,为基于氧化物异质结新奇物性的器件设计奠定基础。结合洛伦兹以及电子全息技术实现原位观测样品对磁场的响应,并得到磁畴、磁分布和磁转变等动态演变信息。利用电子全息技术直接观察磁畴、磁分布、磁转变、电畴及平均内电势等信息,辅助利用洛伦兹电子显微术实现宏观样品的观测。 (3)氧化物/金光子晶体(和超材料)异质结具有较强的表面等离激元共振效应,能够调控光子的传输状态。而基于表面等离激元模式耦合而产生的慢光效应,能够极大增强光子与非线性介质的相互作用,在微纳光电器件领域具有重要的应用。由于金属组分内在的较大的损耗,使得慢光效应很弱,群折射率通常只能达到100左右。而且表面等离激元模式的激发与入射光偏振相关,就使得慢光效应受入射光偏振的影响,限制氧化物/金光子晶体异质结慢光效应在光电器件中应用。 (4)通过应力调制PbTiO3的铁电极化场,分析验证了四态涡旋畴的结构特征,发现180°畴壁附近存在巨大的应力梯度(-107/m),且附近Pb2+离子偏移量在不均匀应力作用下明显发散,局部区域存在c/a接近1的铁电相,验证了之前的理论预测。 (5)利用谐振软X射线线性二向色性方法测量nm和nc电子的轨道极化。 (6)一般商业化铁电存储器采用了电荷积分读出技术,通过读出电荷的多少识别电畴所存储的逻辑“1”和“0”的信息。随着存储密度的提高,每个铁电单元面积越来越小(与读出电荷数等正比),导致了信号识别的困难。为了克服以上困难,课题组提出了通过可擦写导电畴壁的电流读出模式识别所存储的正负电畴逻辑信息,取代原先的电荷积分读出技术。该技术解决了高密度铁电存储器发展过程中所遇到的信息读出的难题。 实施效果: 该项目实施4年以来,各课题组合计已发表SCI论文157篇,包括《科学》(Science)、《自然·材料》(NatureMaterials)、《自然·通讯》(Nature Communations)、《物理评论快报》(Physical Review Letters)等重要学术期刊论文35篇;已培养国家自然科学基金“创新研究群体”项目首席1人、“万人计划”青年拔尖人才入选者1人、国家自然科学基金“优秀青年”基金获得者1人、中国科学院“百人计划”获得者1人、国家“长江学者”获得者1人、博士研究生39人、硕士研究生21人,举办过渡金属氧化物异质结研究领域国际会议及研讨会共4次。
[成果] 1900010425 北京
TN24 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:红外飞秒激光可以深入透明介质内部诱导多光子吸收产生电离,实现突破光学衍射极限的三维微纳制备。项目针对多光子吸收、电离、介质改性高度非线性相互作用过程的复杂性,以及等离子体和介质改性导致激光脉冲焦点的畸变,制备的结构形貌难以控制等问题,在器件制备层面上揭示了飞秒激光诱导玻璃电离的机制,测定相互作用的关键数据,优化激光参数,大大提高了制备精度;在原子层面上更精确揭示了电离机制,为调控电离率和高精度微纳制备提供指导;发展了超高分辨飞秒激光双光子聚合方法,获得了20纳米最小特征尺度的聚合线,并制备出高品质三维光学微腔等器件。取得如下重要成果: 1.揭示了飞秒激光诱导玻璃的电离机制,优化激光参数,提高了三维微纳制备精度:控制飞秒激光诱导透明介质中电子密度及其分布、电离率是微纳尺度改性三维微纳制备的基础,但是高功率激光引起激光焦点严重畸变或成丝降低制备精度甚至导致加工失败。项目建立了飞秒时间分辨的阴影成像和干涉成像相结合的实验系统,测定了石英玻璃中电子密度、等离子体寿命和电子声子碰撞时间等关键数据,确定了材料物性改变的决定因素。优化激光参数,提高了三维微纳制备精度。非线性光学专家Downer教授等多个研究组均采用项目测定数据作为计算依据,生物光学专家Vogel教授、非线性传输专家Mysyrowicz教授等在Chem. Rev.综述和Phys. Rep.综述等论文中引用项目的成果。 2.在原子层面上精确揭示了电离电子的动力学行为,为飞秒激光与物质相互作用高阶光学非线性过程的调控提供指导:项目研制了国际先进、国内首套高分辨电子-离子符合测量系统,精确测量了飞秒激光电离阈值附近电离电子的精细能谱和动量谱,发现了离子库仑势引起的电子多次散射对电子温度的重要影响,揭示了电离电子被俘获到接近电离的里德堡态引起电离率变化的重要机制,从而可以通过优化飞秒激光参数调控高度非线性过程中的电离率和电子温度等。工作入选“2012年度中国高等学校十大科技进展”,得到了三步电离模型提出者Corkum教授、符合测量技术的先驱Ullrich教授、强场近似理论的提出者Faisal教授多次正面引用。 3.发展了超高分辨飞秒激光双光子聚合方法,制备了高品质器件:获得了20纳米最小特征尺度的聚合线,远小于400纳米的衍射极限,为制备更小体积的光学器件提供了可能途径。双光子聚合专家Fourkas教授在Science论文中指出项目制备的聚合线条具有更细的分辨率,并肯定了项目提出的聚合物收缩所起的作用。理论预言了金属覆盖的光学微腔存在有利于高灵敏传感的外部回音壁模式,被德国汉堡大学实验组证实。制备了高质量的圆对称和非对称光学微腔,模式的品质因子接近理论极限值,并实现了高效单向耦合,为有机材料的微腔激光和高灵敏度传感等提供了重要器件。 8篇代表性论文包括3篇Phys.Rev.Lett.,2篇Appl.Phys.Lett.,2篇Opt.Lett.,1篇Nano Lett.,被SCI他引425次,部分成果入选中国高等学校十大科技进展。
[成果] 1900010105 上海
TN321.5 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:新型显示是国家战略性新兴产业的重要方向,也是中国电子信息产业发展的重点领域。高分辨技术是新型显示国际市场竞争的关键,高精度制造工艺、装备与高灰阶驱动是企业生存发展的生命线。由于长期受到国外跨国公司的技术垄断,严重制约了中国显示产业的跨越式发展。项目以高分辨有源有机发光(AMOLED)显示关键技术自主创新为导向,攻克了薄膜晶体管(TFT)自对准大面积高精度制造、高可靠有机发光器件封装和高灰阶显示驱动控制等核心技术难题,实现了显示重大关键装备的突破、高分辨有源显示产业化和高灰阶驱动的重大显示工程应用,使中国在高分辨显示领域进入国际先进行列。 主要创新工作如下: 高分辨TFT有源显示图案化技术。针对大面积显示基板翘曲导致无法实现薄膜晶体管(TFT)有源显示高精度制造难题,发明了实时重合自对准图案化新技术,开发了低线宽光学边缘场修正技术,在2.7平方米玻璃基板上图案化制造精度从5μm提升到1.5μm,实现了世界最高分辨率(847ppi) TFT有源显示屏制造。 高精度TFT关键设备光刻机研制。针对中国TFT高分辨显示光刻机长期依赖进口的局面,发明了多点精准测量反馈技术,提出了两倍放大及模糊梯度重叠拼接曝光设计等方法,研制了大面积光刻机运动平台、光学投影和掩模传输等核心模块,开发了大面积高分辨(1.5μm) TFT显示光刻机系列产品。 高性能有源有机发光显示制造技术。针对有机发光显示寿命和封装良率提升的技术瓶颈,提出了高功函数氧化钼界面调控方法,有机发光器件寿命提高了3.6倍;发明了多参数耦合激光封装工艺,开发了AMOLED大面积激光封装设备,AMOLED封装良率从60.2%大幅提升到80.6%。 超高还原度成像灰阶驱动控制技术。针对高分辨显示成像灰阶与扫描效率及帧频相互制约难题,提出了自相似分形和植入递推扫描控制理论方法,建立了超高还原度成像的灰阶控制模型,研发了超高灰阶IP核、IC芯片及驱动控制系统,显示灰阶由256级提高到2048级, 项目推广应用于8条高分辨显示生产线(约占国内40%份额),成为高端智能手机和车载显示屏的主要制造商,高分辨显示屏产品出货量居全球第一,项目研发的高分辨显示光刻机,打破了国际巨头尼康的垄断,使中国成为全球第二个拥有自主研制能力的国家。国内首次实现AMOLED激光封装装备,大幅提高产品性能。成果还应用在北京奥运会、上海世博会和探月工程指挥部等工程中。产品与技术出口海外,高灰阶技术应用于纽约时代广场超大高分辨显示屏。 项目授权发明专利102项(其中国际专利8项),发表论文112篇(其中SCI论文89篇);获国家杰青和国家万人计划人才2名。项目技术带来的近三年新增销售额累计149.62亿元人民币(其中完成单位新增销售额100.72亿),新增利润16.34亿。获上海市科技进步一等奖2项和上海市技术发明一等奖1项。
[成果] 1800240494 江苏
TN249 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:实际工程零部件(车辆/船舶/桥梁/航空航天等)形状各异,不可避免带有一些小孔、圆角、底角、转角、拐角、弯曲边缘区或者其他一些空间结构,以及高载荷、高压、高速旋转和恶劣环境下工作的需求,迫切需要新的表面强化技术。激光冲击强化优势明显,但激光冲击强化技术应用于工程结构细节还存在许多未解决的理论和工程技术难题。大能量激光冲击强化对高强度材料和大厚度件的强化有较显著的效果,但大能量激光冲击容易产生工艺变形,并且价格昂贵,中国大能量激光冲击设备技术较为落后,国外实行技术封锁和设备禁售。因此,研究激光冲击强化设备小型化与采用复合强化技术,满足工程结构细节疲劳件强化要求,有效地降低成本和提高对工艺变形与表面质量的控制,成为迫切的任务和要求。 项目组在国家自然科学基金、国家重大项目子项、国家科工局项目子项基金等5个项目的支持下,以产、学、研结合的创新科研模式,历时9年,取得如下主要成果: (1)研发了一种小能量激光冲击强化工艺方法,揭示了孔壁应力峰值与功率密度(峰压)的内在联系及其与表面应力的对应关系,以及工程结构细节的三维残余应力调控、疲劳源转移机制、几何效应和外载效应,提出了三维残余应力调控、预测和工艺参数选择原则。 (2)研发了一种激光冲击和超声振动挤压等组合方法和装备,揭示了一定频率、振幅和模态的功率超声与激光冲击波产生的协同强化作用,提出了激光冲击、超声挤压等的复合强化关键技术和方法,解决了小能量激光冲击工艺因不同结构细节、材料和几何尺寸等因素作用存在的固有困难。经过激光冲击复合强化后,增益最小为133.21%,最大可达378.46%,增益稳定,中值疲劳比值置信区间(2.4679,4.9841)。 (3)完成了不同厚度/材料、不同工程结构细节等情况下的一系列S-N曲线的制作和研究。形成了一整套的理论解决方案和工艺技术,在国内首次把激光冲击及复合工艺技术用于型号飞机结构的抗疲劳强化,并创新地应用于电梯设备、码头机械、发动机、阀门等工程结构件。有3项与项目相关的专利转让并成功实施。 项目弥补了激光冲击强化技术不足,打破了国外的技术封锁和设备禁售,开创性地实现了激光冲击和超声振动挤压复合方法和装备,工艺稳定性好,疲劳寿命增益显著,使用可靠性高,社会效益良好。项目具有完全的自主知识产权,有望实现产业化。 近两年新增销售额68478万元,新增利润5148.7万元。获得国家发明专利授权20项,PCT专利2项,发表SCI/EI收录论文44篇(JCR-1区11篇、JCR-2区7篇),“项目具有显著的创造性和实用价值,整体上达到国内领先,国际先进水平”;“工艺技术显著改善了疲劳关键件的寿命,工艺稳定性好,大大提高了主导产品的使用可靠性”。2016年获镇江市产学研奖一等奖,2017年获江苏省优秀研究生工作站。培养博士研究生3人、硕士研究生38人。
[成果] 1800240083 江苏
TN305.94 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:1、主要技术内容:项目产品基于碳化硅基功率器件相对硅基器件所具备的性能提升、能耗降低的巨大优势,可广泛运用于电动汽车和混合动力汽车功率控制器、充电桩功率转换器、光伏风能逆变器以及高铁、工业控制设备的功率电源转换设备等领域,具有可靠性高、系统成本低等优势。项目采用自主创新的电场调制终端保护设计、N型隐埋沟道结构、高稳定表面钝化工艺、高压器件封装工艺等核心技术,突破了碳化硅功率器件终端技术、高功率密度碳化硅MOSFET设计技术,解决高耐压、高功率密度的难点,实现1200V碳化硅功率器件产品。项目核心技术已获授权发明专利3件,授权实用新型专利5件,受理发明专利申请3件,项目核心技术获江苏省重大成果转化项目资金以及科技部重大专项、国家自然科学基金3项、江苏省战略新兴产业发展专项资金支持。 2、核心知识产权:授权发明专利3项:N型隐埋沟道的碳化硅DEMOSFET器件及制备方法,ZL201110122724.X;基于超级结的碳化硅MOSFET器件及制备方法,ZL201110169285.8;一种用MOS工艺结构集成的二极管芯片,ZL200910029292.0。授权实用新型专利5项:金属氧化物场效应二极管及MOS二极管,ZL201020022576.5;带屏蔽电极的功率MOSFET元胞,ZL201621005083.4;超纯水加热恒温水箱,ZL201620790520.1;高温扩散板舟,ZL201620641887.7;轻型硅板舟,ZL2016206447992。 3、技术经济指标:技术指标:10A和20A碳化硅JBS产品反向耐压高于1200V,反向漏电为86μA和73μA(VR=1200V),正向导通电压低于1.6V;碳化硅MOSFET产品栅压20V,漏源电压低于5V条件下达到额定电流,耐压高于1200V。经济指标:项目实现销售1800万元,利润360万元。 4、应用推广及效益情况:项目产品经中国测试技术研究院(中测测试技术有限公司)测试结果表明,项目产品性能指标符合项目设计要求,产品可靠性强、安全性高、耐高温、使用寿命长。产品性能在国内达到领先水平。 项目产品质量稳定,试用过程中,客户反馈良好,其中,电动汽车方面,上汽大众新能源汽车用于设计充电机样品,沈阳金阳光电气公司、上海鼎充公司等使用该公司碳化硅功率模块产品为大巴车制作逆变器装置,特变电工、英博电气等试用该公司碳化硅JBS器件,反馈良好,各项性能指标均能满足技术和实际使用要求。具有较强的竞争力,替代进口,打破国际上欧美日对中高端电力电子器件的垄断,推动中国电力电子产业的技术升级,同时提高国产电力电子芯片及器件在国际上的竞争力。
[成果] 1900010113 上海
TN215 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属信息技术领域。红外成像是一项重要的军民用光学遥感探测技术,高分辨率成像是技术发展方向。硅(Si)基碲镉汞红外焦平面器件技术解决大尺寸碲镉汞材料、互联应力以及成本等难题,是发展大规模红外成像器件的国际研究前沿和制高点,仅美国报道了相关研究。该项目围绕高分辨率航天应用需求和技术发展前沿,先后开展了Si基碲镉汞材料外延、像元阵列芯片和晶圆加工、CMOS读出电路、环境适应性、可靠性等重大基础和关键技术研究,解决了大失配体系分子束外延、器件暗电流、低噪声高速信号读出、热应力抑制等难题,自主建立了Si基碲镉汞红外焦平面器件完整的技术体系,成功地将Si基碲镉汞焦平面前沿技术推进到实用化,获上海市科技进步一等奖和中国科学院杰出成就奖(集体)。取得的主要科技创新点为: 自主建立了大失配体系分子束外延技术,发展了Si基替代衬底方法,实现了高质量碲镉汞材料外延生长,突破了第三代大规模碲镉汞红外焦平面器件的材料难题。Si基碲镉汞晶圆典型尺寸达到3英寸(最大4英寸),晶体质量、缺陷尺寸、材料均匀性等主要指标达到国际先进水平。在Si衬底上外延碲镉汞材料是一项挑战性极大的前沿工作,该项目研究结果被国外专著作为该领域标志性工作进行了综述介绍和引用。 创建了低暗电流Si基碲镉汞晶圆埋结芯片技术,发展了低噪声读出电路设计方法,有效像元率提升到99%以上,芯片合格率提升约4倍,Si基碲镉汞红外焦平面器件总体性能与国外同类器件水平相当。完成的Si基红外焦平面器件响应覆盖了短波、中波红外波段,形成了512×512、640×512、1024×1024等单片、2048×512 (拼接)不同规格产品,综合性能与美国同类Si基焦平面器件水平相当,达到了国外成熟的传统碲锌镉基产品性能水平,具备了技术升级替代、发展大规模、高可靠、低成本红外焦平面器件的技术能力。 提出了Si基碲镉汞焦平面器件温度失配应力抑制方法,率先实现了卫星应用,将先进Si基碲镉汞红外焦平面器件从领域前沿推进到实用化,为中国航天红外遥感探测技术的自主可控、创新发展奠定了坚实基础。该项目创新提出了“伸缩网络结构”碲镉汞阵列芯片的应力抑制方法、发展了应力平衡封装方法,通过了多批次Si基碲镉汞红外焦平面器件温度循环冲击、力学、抗辐照等环境适应性和可靠性试验。 Si基碲镉汞红外焦平面器件成功应用于中国重大航天工程。短波和中波512×512焦平面器件经卫星在轨测试和应用,性能优越,超出预期,取得了重大成果。完成了“高分五号”卫星高光谱相机应用的短波2048×512(256通道)Si基碲镉汞红外焦平面器件产品研制,是国产红外焦平面器件在卫星高光谱成像仪器中首次应用,突破了红外高光谱应用的核心器件瓶颈,为相机光谱成像幅宽和分辨率等综合性能达到国际先进水平做出了重要贡献。 该项目获授权国家发明专利10项、发表论文18篇,并出版国内首部先进焦平面技术专著(重要组成部分)2部(中文版、英文版)。该项目产生了显著的社会效益,具有明显的技术引领作用。
[成果] 1800230044 河北
TN305 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:1、所属科学技术领域:该项目属于半导体射频器件和电路领域。 2、立项背景:频谱资源短缺成为制约新一代信息技术发展的主要瓶颈,太赫兹作为全新频谱资源,其频谱资源丰富、带宽大、速率高、保密性好,是大数据信息网络、6G无线通信的必然选择,成为世界强国争先抢夺的技术制高点。但是,太赫兹应用技术的发展最大瓶颈受限于大功率二极管芯片,国外对中国实行封锁。在国家863计划和十三所自主课题等项目的支持下,项目组经过技术攻关,突破了从材料生长、器件工艺、部件、到集成应用的关键技术,形成了全自主知识产权,将GaN器件截止频率提升至902GHz和输出功率提升至24mW,调制器调制速率达到1GHz,达到国际先进水平,打破了国外技术封锁。 3、主要技术内容及发明点: (1)针对太赫兹芯片半导体材料二维电子气迁移率低的国际性难题,发明了基于应力控制技术的超高二维电子气浓度InAlN/GaN材料体系制备方法,,解决了现有InAlN材料相分离的缺点,将二维电子气迁移率提高至2175cm2/V•s,可提高了器件的工作频率,填补了国内空白,材料二维电子气浓度和迁移率指标达到国际先进水平。 (2)针对氮化镓二极管工作频率低的国际性难题,发明了基于极化掺杂和调制掺杂GaN材料的肖特基二极管技术,国内首次实现了截止频率高达0.902THz的大功率GaN肖特基二极管系列芯片,实现了中国GaN太赫兹二极管芯片零的突破,率先开创了中国第三代半导体的太赫兹技术“芯局面”。 (3)针对难以高效调控太赫兹波的国际难题,发明了氮化镓高电子迁移率晶体管(HEMT)与人工微结构阵列嵌套的高速太赫兹调制器件,解决了传统方法依靠独立体材料调控太赫兹波效率低、速度慢的问题,将国际上太赫兹波调控速率提高了2个数量级,一举扭转了中国太赫兹核心元器件受制于人的被动局面。 4、技术经济指标:GaN基InAlN/GaN材料电子迁移率将国际最高指标1700 cm2/V•s提高至2175 cm2/V•s;GaN太赫兹肖特基二极管截止频率将国际最高指标200GHz提至902GHz;GaN太赫兹调制器将国际最高指标0.1GHz,提高到1GHz;GaN基太赫兹材料、芯片和模块各项指标达到国际领先水平。 5、授权专利情况授权:国家发明专利14项,美国发明专利2项。 6、应用及效益情况:该项目研究成果已成功应用于中科院微电子所、中国电子科技集团第五十四研究所、东南大学等单位在全国产化毫米波、太赫兹系统研制。项目组研制的太赫兹芯片和模块应邀参加国家“十二五”科技创新成就展,受到了国家领导人的“检阅”。同时,太赫兹二极管及调制器集成应用于中国首套高速太赫兹无线通信系统。美国阿拉莫斯国家实验室太赫兹领域首席科学家评价为“这项成就开创了发展高性能太赫兹无线通信系统和成像系统的大道”。
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