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作為一種新的太陽(yáng)能電池電池技術(shù)，有機(jī)太陽(yáng)能電池具有低成本、柔性、半透明、可大面積溶液印刷等優(yōu)點(diǎn)；在應(yīng)用方面，可與當(dāng)前基于硅等的無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。特別指出的是，與鈣鈦礦太陽(yáng)能電池相比，有機(jī)太陽(yáng)能電池還具有環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，在使用過(guò)程中以及使用后處理方面不會(huì)產(chǎn)生重金屬污染，其所使用的少量有機(jī)材料都是可降解的有機(jī)染料類化合物。效率、成本和穩(wěn)定性是所以太陽(yáng)能電池能否應(yīng)用的關(guān)鍵要素。有機(jī)太陽(yáng)能的效率目前和其它最好的太陽(yáng)能電池之間的差距正在迅速縮小，目前我們實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)獲得超過(guò) 1515%的效率，是有機(jī)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域世界最高效率；成本方面，OPV具有巨大優(yōu)勢(shì)，有機(jī)材料分子結(jié)構(gòu)多樣性，成本低廉；壽命方面，因成本低廉，產(chǎn)業(yè)界對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池壽命的要求不如無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池，10 年左右的壽命可以完全滿足商業(yè)化應(yīng)用，已有研究表明，OPV 壽命達(dá)到 5-7 年沒(méi)有問(wèn)題，隨著研究深入，提高的 10 年以上會(huì)很快實(shí)現(xiàn)。 本項(xiàng)目圍繞有機(jī)太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵材料開(kāi)展系統(tǒng)研究，1）提出了新的材料設(shè)計(jì)理念，發(fā)展了系列具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的活性層材料；2）發(fā)展了成熟的高效率有機(jī)太陽(yáng)能電池制備工藝技術(shù)，制備了系列高效率有機(jī)太陽(yáng)能電池光伏器件，不斷刷新領(lǐng)域內(nèi)最高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率；3）制備了低成本、可溶液印刷柔性的透明電極，應(yīng)用于有機(jī)太陽(yáng)能電池，獲得了與目前常規(guī)透明電極，如 ITO，完全相當(dāng)性能。

本發(fā)明公開(kāi)了一種氧化鋅納米纖維同質(zhì)P-N結(jié)器件及其制備方法，屬于納米材料和半導(dǎo)體器件領(lǐng)域。采用靜電紡絲技術(shù)進(jìn)行二次紡絲，形成交叉結(jié)構(gòu)納米纖維P-N結(jié)氧化鋅半導(dǎo)體，制備方法簡(jiǎn)單，成本較低，適宜批量生產(chǎn)，由此方法制得的含有交叉結(jié)構(gòu)納米纖維P-N結(jié)的氧化鋅納米纖維同質(zhì)P-N結(jié)器件具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、性能穩(wěn)定可靠、實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

擁有人工微結(jié)構(gòu)科學(xué)與技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心、固體微結(jié)構(gòu)物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、半導(dǎo)體節(jié)能器件及材料國(guó)家地方聯(lián)合工程中心以及江蘇省光電信息功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研平臺(tái)，在硅基納米結(jié)構(gòu)材料與性能調(diào)控，硅基光子學(xué)器件和新型能源器件等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域具有很強(qiáng)的影響力。近年來(lái)，在硅基太陽(yáng)能電池片研發(fā)及其新型結(jié)構(gòu)材料在電池片上應(yīng)用等方面開(kāi)展了全方位的研究，承擔(dān)完成了國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃課題和國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等相關(guān)課題的研究。提出了漸變帶隙的納米硅量子點(diǎn)電池結(jié)構(gòu)，利用漸變帶隙進(jìn)一步拓寬電池的響應(yīng)光譜范圍，發(fā)展了包

1. 痛點(diǎn)問(wèn)題 目前硅基太陽(yáng)能電池占據(jù)著太陽(yáng)能電池的主導(dǎo)地位，其中單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率已可以達(dá)到25%左右，但它們需要比較多的單晶硅材料，生產(chǎn)成本高。而對(duì)于多晶硅，由于缺陷較多，轉(zhuǎn)換效率比較低。III-V族材料轉(zhuǎn)換效率高，但是材料和生產(chǎn)成本居高不下，難以推廣使用。雖然可以利用納米柱陣列來(lái)提高光吸收能力及減少材料成本，但是由于納米柱結(jié)構(gòu)具有很大的表面積，載流子較大的表面復(fù)合嚴(yán)重影響著器件的性能，而且需要昂貴的設(shè)備生長(zhǎng)徑向異質(zhì)結(jié)和控制摻雜濃度。 2. 解決方案 本項(xiàng)目提出一種磷化銦納米柱徑向同質(zhì)結(jié)陣列結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單制備方法，目前已完成高效太陽(yáng)能電池驗(yàn)證和原型器件的制備，另還有可見(jiàn)光探測(cè)器等在研。 本方法是在磷化銦納米柱制備過(guò)程中，利用刻蝕氣體中加入氫氣，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)了磷化銦納米柱陣列和徑向同質(zhì)結(jié)的制備，通過(guò)控制刻蝕時(shí)間及氫氣含量，精確控制磷化銦表面摻雜濃度及深度，相比于其他生長(zhǎng)徑向同質(zhì)結(jié)的方法，本方法設(shè)備簡(jiǎn)單，制備效率高。在降低成本方面，納米柱結(jié)構(gòu)相比于平面結(jié)構(gòu)具有更好的陷光效應(yīng)，只需使用少量的材料便可以實(shí)現(xiàn)高效光吸收。 合作需求 本項(xiàng)目下一步發(fā)展需求主要集中在與太陽(yáng)能電池相關(guān)企業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品合作，優(yōu)化和固定產(chǎn)品制作工藝流程，降低生產(chǎn)成本。其次是資本投資、政府政策等方面的扶持。需要的外部資源主要是產(chǎn)業(yè)的工程化和市場(chǎng)資源。

本項(xiàng)目提出并發(fā)展了通用的硅基二維半導(dǎo)體材料范德華外延技術(shù), 實(shí)現(xiàn)了多種層狀和非層狀半導(dǎo)體材料的二維薄膜可控生長(zhǎng)，解決了傳統(tǒng)外延方法中存在的晶格失配、熱失配等多物理失配技術(shù)難題，開(kāi)辟了非層狀材料在二維電子器件領(lǐng)域的研究新方向。 一、項(xiàng)目分類 重大科學(xué)前沿創(chuàng)新 二、成果簡(jiǎn)介 基于新材料、新架構(gòu)的硅基高密度集成信息功能器件的自主發(fā)展是國(guó)家重大戰(zhàn)略需求。本項(xiàng)目圍繞新型低維半導(dǎo)體材料的大規(guī)模可控制備、物性調(diào)控及其電子、光電器件展開(kāi)系統(tǒng)研究，主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)有： 一、二維半導(dǎo)體材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)的大規(guī)模可控制備。本項(xiàng)目提出并發(fā)展了通用的硅基二維半導(dǎo)體材料范德華外延技術(shù), 實(shí)現(xiàn)了多種層狀和非層狀半導(dǎo)體材料的二維薄膜可控生長(zhǎng)，解決了傳統(tǒng)外延方法中存在的晶格失配、熱失配等多物理失配技術(shù)難題，開(kāi)辟了非層狀材料在二維電子器件領(lǐng)域的研究新方向。在晶圓級(jí)二維半導(dǎo)體材料的基礎(chǔ)上構(gòu)建出大規(guī)模的二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)，得到了具有高可靠性和穩(wěn)定性的集成器件。相關(guān)成果發(fā)表在Science Advances、Advanced Materials等國(guó)際知名刊物上，共計(jì)40余篇，授權(quán)專利16項(xiàng)；與中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所等合作，成功實(shí)現(xiàn)了非層狀GaN在大失配硅基襯底上的高質(zhì)量外延，為第三代半導(dǎo)體的硅基集成提供了新的技術(shù)路線。 二、基于低維半導(dǎo)體材料的高靈敏光電器件。本項(xiàng)目通過(guò)發(fā)展高質(zhì)量硫族半導(dǎo)體的外延生長(zhǎng)新工藝，系統(tǒng)研究了MoTe2、PbS、CdTe等30余種二維半導(dǎo)體材料的光電性質(zhì)，極大地拓展了傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光電材料體系；首次提出一種橋接的異質(zhì)結(jié)構(gòu)筑方式，大大降低了范德華間隙引入的光生載流子注入勢(shì)壘，獲得了高性能二維異質(zhì)結(jié)光電器件；發(fā)展了納米線場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件表面修飾方法，調(diào)節(jié)晶體管特性為強(qiáng)增強(qiáng)型，利用這種設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了“鎖鑰”式高選擇性、高靈敏度氣體檢測(cè)器件。本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了從深紫外區(qū)到中遠(yuǎn)紅外區(qū)的寬波段高靈敏度檢測(cè)，相關(guān)成果發(fā)表在Science Advances、ACS Nano等國(guó)際知名刊物上，共計(jì)30余篇，授權(quán)專利6項(xiàng)。 三、后摩爾時(shí)代新型低維電子信息器件。本項(xiàng)目基于低維半導(dǎo)體材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)的物性調(diào)控，首次提出了二維半導(dǎo)體材料中的“增強(qiáng)陷阱效應(yīng)”物理模型，實(shí)現(xiàn)了高性能的亞帶隙紅外探測(cè)器和非易失性光電存儲(chǔ)器；利用雙極性溝道中橫向載流子分布的特定電場(chǎng)依賴性，在二維黑磷晶體管中實(shí)現(xiàn)了室溫負(fù)微分電阻特性；通過(guò)構(gòu)筑亞5 nm溝道二維鐵電負(fù)電容晶體管，使得亞閾值擺幅突破玻爾茲曼物理極限，有效降低了器件能耗；創(chuàng)新性的提出多層二維范德華非對(duì)稱異質(zhì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了器件高性能與多功能的集成，器件性能為當(dāng)時(shí)最高指標(biāo)；發(fā)展了新型存算一體架構(gòu)電子器件技術(shù)，首次演示了兼具信息存儲(chǔ)和處理能力的二維單極性憶阻器，有望突破當(dāng)前算力瓶頸，提供集成電路發(fā)展的新途徑。相關(guān)成果發(fā)表在Nature Electronics、Nature Communications等國(guó)際知名刊物上，共計(jì)60余篇，授權(quán)專利7項(xiàng)。

本發(fā)明公開(kāi)了一種非易失性高密度三維半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，該存 儲(chǔ)器件由芯殼型納米線作為 NAND 串組成，所述 NAND 串垂直于襯 底。利用芯殼型納米線作為 NAND 串制作存儲(chǔ)器件，不僅使器件的結(jié) 構(gòu)更加簡(jiǎn)單，也減少了原有器件制作過(guò)程中復(fù)雜的制造工藝步驟，簡(jiǎn) 化了制備過(guò)程，對(duì)降低制造成本有積極作用

本項(xiàng)目以陜西榆林及內(nèi)蒙地區(qū)生產(chǎn)的半焦焦粉為原料，通過(guò)高溫催化處理以實(shí)現(xiàn)半焦焦粉的有序化、多孔化和功能化改性；進(jìn)而將改性半焦焦粉作為催化劑應(yīng)用在 CO 2 光催化反應(yīng)過(guò)程中。本項(xiàng)目通過(guò)考察改性半焦對(duì) CO 2 光催化轉(zhuǎn)化產(chǎn)物組成和產(chǎn)率的影響，揭示不同溫度、不同催化劑對(duì)半焦結(jié)構(gòu)的調(diào)控規(guī)律及作用機(jī)制；進(jìn)而揭示改性半焦作為催化劑在 CO 2 光催化轉(zhuǎn)化過(guò)程中的作用機(jī)理及轉(zhuǎn)化機(jī)制，以期探尋半焦焦粉應(yīng)用的新途徑及 CO 2 轉(zhuǎn)化的新技術(shù)。

大數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸、智能駕駛車載雷達(dá)系統(tǒng)，第五代移動(dòng)通信(5G)、物聯(lián)網(wǎng)等。

高校科技成果盡在科轉(zhuǎn)云

本項(xiàng)目屬光、機(jī)、電、材一體化技術(shù)領(lǐng)域，具有多學(xué)科綜合的特點(diǎn)。半導(dǎo)體激光器具有效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能將電能直接轉(zhuǎn)換為激光能、功率轉(zhuǎn)換效率高、便于直接調(diào)制、省電等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。半導(dǎo)體激光技術(shù)已成為一種具有巨大吸引力的新興技術(shù)并在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。高功率半導(dǎo)體泵浦激光器是半導(dǎo)體激光技術(shù)中最具發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域之一。 半導(dǎo)體激光器最大的缺點(diǎn)是激光性能受溫度影響大，光束的發(fā)散角較大。封裝成本占半導(dǎo)體激光器組件成本的一半，封裝技術(shù)不僅直接影響泵浦激光器組件的可靠性，而且直接關(guān)系到泵浦激光器芯片的性能能否充分發(fā)揮。本項(xiàng)目對(duì)非致冷高功率980nm泵浦激光器的封裝技術(shù)進(jìn)行了研究，整個(gè)封裝技術(shù)涉及光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、機(jī)械等，精度達(dá)微米數(shù)量級(jí)。通過(guò)采用激光器芯片的倒裝貼片技術(shù)，小型化、全金屬化無(wú)膠封裝技術(shù)，最終滿足了光纖放大器對(duì)泵浦激光器小體積、高功率、低成本、高可靠性的要求。光耦合則采用透鏡光纖直接耦合，最大限度地減小耦合系統(tǒng)的元件數(shù)和相關(guān)損耗，提高了光路可靠性和易操作性。采用雙光纖光柵波長(zhǎng)鎖定技術(shù)，提高了非致冷高功率980nm泵浦激光器的邊模抑制比和波長(zhǎng)穩(wěn)定性。項(xiàng)目組通過(guò)采用這些技術(shù)，最終解決了一系列非致冷高功率980nm泵浦激光器封裝關(guān)鍵技術(shù)。 經(jīng)國(guó)家光學(xué)儀器質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心測(cè)試，非致冷高功率980nm泵浦激光器主要技術(shù)指標(biāo)如下：    1. 管殼尺寸：12.7(mm)×7.4(mm)×5.2 (mm)    2. 工作溫度：0-70℃    3. 中心波長(zhǎng)：980nm    4. 譜 寬：1nm    5. 閾值電流：24mA    6. 輸出功率：240mW    7. 功 耗：小于1W 本項(xiàng)目的研究成果，通過(guò)與相關(guān)企業(yè)開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研合作，經(jīng)過(guò)近五年的技術(shù)研發(fā)和不斷改進(jìn)，非致冷高功率980nm泵浦激光器封裝關(guān)鍵技術(shù)研究成果已成功應(yīng)用于相關(guān)產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。在社會(huì)效益方面，填補(bǔ)了我國(guó)非致冷高功率半導(dǎo)體泵浦激光器方面的不足，對(duì)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)起到了積極的推動(dòng)作用。 耦合封裝是對(duì)精度要求非常高的一系列工藝過(guò)程，這注定它很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)。因此，小型化泵浦激光器封裝技術(shù)的研究成果，特別適合在中國(guó)這樣人力成本低且技術(shù)基礎(chǔ)好的環(huán)境。通過(guò)對(duì)小型化980nm泵浦激光器封裝技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)了封裝技術(shù)的源頭性創(chuàng)新，有助于向其他半導(dǎo)體泵浦激光器和光電器件的耦合封裝拓展。該技術(shù)在光電子器件的應(yīng)用方面具有廣闊的市場(chǎng)潛力和廣泛的推廣應(yīng)用前景，將成為形成光電子器件封裝技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要技術(shù)支撐。