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研究團隊利用能谷-贗自旋耦合原理，在絕緣層硅（SOI，silicon-on-insulator）上制備出能谷光子晶體平板。該拓撲光學結構具有~40nm的特征尺寸，其光子模式（因工作于光錐以下）能夠較好地局域在平板內，抑制了平板外損耗。他們制備了直線形、Z形和Ω形等三種拓撲光學通道，測量出高透平頂透射光譜帶，證實了近紅外波段下拓撲保護的寬帶抗散射傳輸。采用硅微盤技術產生相位渦旋源，無需低溫和強磁等極端環境，實現了拓撲界面態的選擇性激發，實現了亞微米量級耦合長度的寬帶光子路由行為，驗證了能谷-贗自旋耦合等拓撲光學原理。?在硅基平臺上證實拓撲光子學原理，是目前國際學術前沿的聚焦度較高的領域之一。研究團隊過去在拓撲光子學原理方面的工作，多次引起國際同行關注，論文入選ESI高被引。該工作中，他們深入系統地發展出硅基拓撲光學等關鍵理論，攻克了數十納米加工工藝等關鍵技術，率先在硅基光子平臺與拓撲光子學之間建立了聯系，突破了單一自由度調控的傳統框架，提出了硅基中多自由度耦合的多維調控新機制，為微納光學與光子學、光二極管等關鍵光子芯片器件、混合集成光子學、高保真光量子信息光學、非線性光學等領域，提供了新方法和新思路。

圖像傳感器，是一種常用的光電探測器件，它能將光子信號轉換成電子信號，被廣泛地應用在高性能光譜儀、數碼相機以及其他的電子光學設備中。普通的CCD、CMOS硅基探測器能獲得高量子效率的光譜響應范圍在400~900nm波段，在紫外波段，由于多晶硅柵的吸收系數很大，這就意味著紫外光子在極端淺（小于2nm）的表層被吸收，導致其在波長小于400nm的紫外波段量子效率（QE）極低。紫外量子效率低的缺陷限制了前照式硅基探測器在航空業、工業以及制造業等領域中的應用。因此，研制寬波段硅基探測器件使其響應范圍延伸到紫外和深紫外波段是國內外紫外探測領域的迫切需要。

寬禁帶半導體硅基GaN器件以其高效率，高開關速度高工作溫度抗輻時等特點,成為當前國際功率半導體器件與技術學科的研究前沿及熱點，也是業界普遍認可的性能卓越的下代功率半導體器件。而S基GaN因其S基特性.能夠突破新材料在發展初期的成本牦頸且易與S集成電路產業鏈匹配，因此兼具高性能與低成本的優點在消費電子(如手機快沖與天線充電).數據中心與人工智能，無人駕駛與新能源汽車、5G通信等團家戰略新興領城具有巨大的應用前景。電子科技大學功率集成技術實驗室自2008年起即開展硅基GaN功率器件與集成技術研究,圍繞硅基GaN兩大核心器件:增強型功率晶體管、功率整流器進行基礎研究與應用技術開發。解決了增強型功率晶體管閾值電壓大范圍調控功率二圾管導通電壓調控與耐壓可靠性加查等關鍵技術瓶頸,研究成果為硅基GaN的產業化奠定了重要基礎。

隨著微電子行業等微型化科技的快速發展，薄膜材料得到廣泛應用。薄膜電池作為微型電源器件具有廣闊發展空間。薄膜材料對于硅基負極而言，其短程儲鋰深度和單向膨脹的優勢能夠有效克服硅基材料的本征導電率低和體積膨脹大的問題。開發無需粘結劑的硅基負極薄膜材料對于薄膜負極發展意義深遠。項目通過物理沉積方法，實現電極結構設計與導電型材料復合，改善硅基材料低導電率問題，優化硅基材料體積膨脹緩沖空間，從而完成無粘結劑硅基材料制備和倍率、循環等性能的提高。

1. 痛點問題 激光雷達在自動駕駛等領域有重要應用。基于調頻連續波技術的激光雷達（FMCW Lidar）有著探測距離遠、抗干擾和同時測速等優勢，被認為是最具應用潛力的激光雷達。激光光源是FMCW激光雷達的核心器件之一，FMCW光源的調頻非線性會嚴重影響激光雷達的分辨率，導致有效工作距離縮短，阻礙激光雷達性能的提升。 2. 解決方案 本成果預期解決目前調頻連續波激光雷達（FMCW Lidar）中光源調頻非線性的問題。本成果提出一種基于硅基外腔芯片的窄線寬激光器，通過無源硅基外腔芯片反射波長中心頻率和反射相位的聯合調諧，可以實現高線性的激光輸出頻率調諧，其原理架構與和實驗驗證結果如圖1所示。從而突破了傳統FMCW光源直接通過電流調制進行調頻導致的非線性限制，直接產生高線性連續調頻光信號。 合作需求 1、需要融資1800~2000萬元，完成研發實驗室及一期生產線的建設，以及前期工程樣品的開發； 2、需要800平米左右萬級超凈廠房及配套辦公面積，希望有興趣的地區或者園區能夠提供優惠的政策與支持； 3、歡迎FMCW激光雷達廠家及其它對FMCW光源有需求的客戶合作，聯合測試、共同開發； 4、歡迎在硅光設計、光有源、無源耦合及自動化生產等方面的技術、管理專家加盟，共同打造激光雷達的中國光芯，共創美好未來。

傳統的CCD、CMOS硅基成像器件都不能響應紫外波段的光信號，這是因為紫外波段的光波在多晶硅中穿透深度很小（<2nm）。但是近年來隨著紫外探測技術的日趨發展，人們越來越需要對紫外波段進行更深的探測分析與認識。紫外探測技術是繼激光探測技術和紅外探測技術之后發展起來的又一軍民兩用光電探測技術。幾十年來，紫外探測技術已經逐漸應用于光譜分析、軍事、空間天文、環境監測、工業生產、醫用生物學等諸多領域，對現代科研、國防和人民生活都產生了深遠的影響。特別是在先進光譜儀器方面，國內急迫需要響應波段拓展到紫外的硅基成像器件。硅基成像器件如CCD、CMOS是應用最廣泛的光電探測器件。當前最先進的光譜儀器大都采用了CCD或CMOS作為探測器件，這是因為CCD、CMOS具有靈敏度強、噪聲低、成像質量好等優點。但由于紫外波段的光波在多晶硅中穿透深度很小（<2nm），CCD、CMOS等在紫外波段響應都很弱。成像器件的這種紫外弱響應限制了其在先進光譜儀器及其他領域紫外波段探測的使用。 在技術發達國家,寬光譜響應范圍、高分辨率、高靈敏度探測器CCD已經廣泛應用于高檔光譜儀器中。上世紀中葉美國Varian公司開發的Varian700 ICP-AES所使用的寬光譜CCD檢測器分辨率達0.01nm,光波長在600nm和300nm時QE分別達到了84%和50%；美國熱電公司開發的CAP600 系列ICP所用探測器光譜響應范圍更是達到165～1000nm，在200nm時的分辨率達到0.005nm.法國Johinyvon的全譜直讀ICP，其所用的CCD探測器像素分辨率達0.0035nm,紫外響應拓展到120nm的遠紫外波段。德國斯派克分析儀器公司的全譜直讀電感耦合等離子體發射光譜儀一維色散和22個CCD檢測器設計，其光譜響應范圍為120－800nm。德國耶拿JENA 連續光源原子吸收光譜儀contrAA采用高分辨率的中階梯光柵和紫外高靈敏度的一維CCD探測器，分辨率達0.002nm,光譜響應范圍為189—900 nm。總而言之，發達國家在寬光譜響應和高分辨率高靈敏度探測器件的研制領域已取得相當的成就。主要技術指標和創新點（1）  我們在國內首次提出紫外增強的硅基成像器件，并在不改變傳統硅基成像探測器件的結構的基礎上，利用鍍膜的方法增強成像探測器件CCD、CMOS的紫外響應，使其光譜響應范圍拓寬到190—1100nm，實現對190nm以上紫外光的探測。（2）  提高成像探測器的紫外波段靈敏度，達到0.1V/lex.s。（3）  增強成像探測器件的紫外響應的同時，盡量不削弱探測器件對可見波段的響應。（4）  選用適合的無機材料，克服有機材料使用壽命短的缺陷。 紫外探測技術已經逐漸應用于光譜分析、軍事、空間天文、環境監測、工業生產、醫用生物學等諸多領域，對現代科研、國防和人民生活都產生了深遠的影響。特別是在先進光譜儀器方面，國內急迫需要響應波段拓展到紫外的硅基成像器件，該設計與傳統CCD、CMOS結合，能滿足寬光譜光譜儀器所需的紫外響應探測器的需要。能提高光譜儀器光譜響應范圍，在科學實驗和物質分析和檢測中具有很廣的市場前景。 該設計樣品能取代傳統CCD、CMOS，應用于大型寬光譜光譜儀器上，作為光譜儀的探測器件。將傳統光譜儀器的光譜檢測范圍拓寬到190—1100nm. 實現紫外探測和紫外分析。具有較強的市場推廣應用價值。

北京大學物理學院“極端光學創新研究團隊”王劍威研究員和龔旗煌院士領導的課題組，與英國、丹麥、奧地利和澳大利亞的學者合作，實現了硅基集成光量子芯片上的多體量子糾纏和芯片-芯片間的量子隱形傳態功能，為芯片上光量子信息處理和計算模擬的應用，奠定了堅實的基礎。相關研究成果于近日發表在國際頂級物理期刊Nature Physics(https://www.nature.com/articles/s41567-019-0727-x)。 集成光量子芯片技術，結合了量子物理、量子信息和集成光子學等前沿學科，通過半導體微納加工制造高性能且大規模集成的光量子器件，實現對光量子信息的高效處理、計算和傳輸等功能。其中，利用硅基平面光波導集成技術的光量子芯片具有諸多獨特優勢，包括集成度高、穩定性好、編程操控性優越和可單片集成核心光量子器件等，因此被認為是一種實現光量子信息應用的重要手段之一。 A. 硅基量子隱形傳態和多光子量子糾纏芯片的示意圖，左上角為集成量子光源的電子顯微鏡圖；B. 量子隱形傳態的量子線路圖；C. 量子糾纏互換的量子線路圖；D. GHZ糾纏制備的量子線路圖 北京大學研究團隊與布里斯托爾大學、丹麥科技大學、奧地利科學院、赫瑞-瓦特大學和西澳大利亞大學科研人員密切合作，在硅基光量子芯片技術和應用方面取得了突破性進展。研究團隊發展了一種基于微環諧振腔的高性能集成量子光源，通過硅波導的強四波混頻非線性效應，實現了光子全同性優于90%、無需濾波后處理的50%觸發效率的單光子對源，達到了對4組微腔量子光源陣列的相干操控，片上雙光子量子糾纏源的保真度達到了92%。團隊實現了關鍵的可編程片上雙比特量子糾纏門，可以按照功能需要切換貝爾投影測量和量子比特焊接操作，通過量子態層析實驗確認了高保真的雙比特糾纏操作。 研究團隊在單一硅芯片上實現了高性能量子糾纏光源、可編程雙比特量子糾纏門，以及可編程單量子比特測量的全功能集成，進而實現了三種核心量子功能模塊——芯片上四光子真糾纏、量子糾纏互換、芯片-芯片間的高保真量子隱形傳態。通過對兩對糾纏光子對進行量子比特焊接操作，團隊實現并判定了四比特Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 真量子糾纏的存在；通過對兩對糾纏光子中各一個光子進行貝爾投影操作，實現了量子糾纏互換功能，使來自不同光子源的光子間產生了量子糾纏；利用兩個芯片間的量子態傳輸和量子糾纏分布技術，實現了兩個芯片間任意單量子比特的量子隱形傳態，達到了近90%的隱形傳態保真度。 團隊研制的硅基多光子量子芯片尺寸僅占幾平方毫米，比傳統實現方法小了約5-6個數量級，不僅達到了器件的微型化，同時具備了單片全功能集成、器件編程可控、系統性能優越等特點，其中量子隱形傳態保真度優于已報道的其它物理實現方法。多體量子糾纏體系的片上制備與量子調控技術，為片上量子物理基礎研究和片上光量子信息處理傳輸、量子計算模擬的應用提供了重要基礎。

 基于硅材料和CMOS工藝制備光電子器件及其集成技術，可實現低成本、批量化生產，并具有和微電子單片集成的潛力，是目前國際光電子前沿研究領域。該技術不僅可以用于片上光互連，也可為骨干網、光接入網和數據中心提供高性能、低成本收發模塊。 在國家973計劃項目《超高速低功耗光子信息處理集成芯片與技術基礎研究》的支持下，針對硅基材料不具備線性電光效應、而利用自由載流子等離子色散效應實現電光調節效率低、功耗高等科學難題，提出了一系列解決思路和具有創新性的器件結構，形成了硅基光電子集成器件設計方法和基于CMOS工藝的制備工藝流程，成功制備了一系列硅基光電子集成芯片。 該技術不僅為我國硅基光電子集成技術的發展和華為等知名電信設備企業新一代產品提供了有力的技術支撐，也引起了國際同行的密切關注。美國光學學會《Optics & Photonics News》曾出版專題報道“Integrated Photonics in China”，對本項目的部分工作進行了介紹。2014年底，Nature Photonics將本項目首次在硅基上研制成功的大容量可編程光緩存芯片作為Research Highlight加以報道。高速低功耗16*16光交換芯片版圖大容量可編程光緩存芯片（左：芯片照片，中：封裝后的結構，右：性能測試結果）為華為公司研制的400G可調光模塊。

本發明的硅基縫隙耦合式的間接式毫米波信號檢測器是由共面波導、縫隙耦合結構、移相器、單刀雙擲開關、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功合器以及間接式熱電式功率傳感器所構成，整個結構基于高阻Ｓｉ襯底制作，其上有四個縫隙耦合結構，上方的兩個縫隙耦合結構實現信號的頻率測量，下方的兩個縫隙耦合結構實現信號的相位測量，在前后縫隙之間有一個移相器；Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器和Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功合器主要是由共面波導、非對稱共面帶線和電阻組成；間接式熱電式功率傳感器由共面波導、兩個電阻以及熱電堆所構成，熱電

本發明的硅基縫隙耦合式的直接式毫米波信號檢測器是由共面波導、縫隙耦合結構、移相器、單刀雙擲開關、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功合器以及直接式熱電式功率傳感器所構成，該結構制作在高阻Ｓｉ襯底上，其上有四個縫隙耦合結構，上方的兩個縫隙耦合結構實現信號的頻率測量，下方的兩個縫隙耦合結構實現信號的相位測量，在前后縫隙之間有個移相器；Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器和Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功合器主要是由共面波導、非對稱共面帶線和隔離電阻組成；直接式熱電式功率傳感器主要由共面波導、兩個熱電偶和隔直電容所構成