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太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率是評(píng)判太陽能電池性能的重要參數(shù)之一，在國外實(shí)驗(yàn)室 最高轉(zhuǎn)換效率已達(dá) 24.8%，而國內(nèi)最高為 19.79%。為了改善太陽能電池的性能，必須提 高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。而太陽能電池轉(zhuǎn)換效率損失的主要原因是由于表面上的光反 射作用，太陽光不能全部都入射到太陽電池中去，導(dǎo)致電子一空穴對(duì)的產(chǎn)生率不高。減 少反射就成為增加太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的重要途徑。 同濟(jì)大學(xué)研究了在太陽能電池光電板外制備減反射涂層來增加太陽能轉(zhuǎn)化效率的方 法。減反射薄膜的鍍制是相關(guān)課題組納米多孔材料應(yīng)用的主要方向之一，具有近十年的 技術(shù)積累，相關(guān)的成果已被用于國家的激光武器。基于以上基礎(chǔ)及優(yōu)勢(shì)，通過涂布二氧 化硅減反射膜，可使電池總體光電轉(zhuǎn)換效率明顯提高。 

項(xiàng)目簡(jiǎn)介： 銻化銦薄膜型霍爾元件主要用于直流無刷電機(jī)，大量應(yīng)用于電腦 的電源風(fēng)扇，CPU 風(fēng)扇，打印機(jī)，電動(dòng)自行車等所用的微型直流無刷 馬達(dá)。具有靈敏度高，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高，體積小，重量輕，功 耗小，頻率高，耐震動(dòng)，耐灰塵、油污、水汽和鹽霧等各種污染或腐 蝕的優(yōu)點(diǎn)。 項(xiàng)目特色： 制備溫度低，能源消耗低，環(huán)境污染極小，易于大規(guī)模生產(chǎn)，制 造成本低，投資小的優(yōu)點(diǎn)。 

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:銻化銦薄膜型霍爾元件主要用于直流無刷電機(jī)，大量應(yīng)用于電腦的電源風(fēng)扇，CPU 風(fēng)扇，打印機(jī)，電動(dòng)自行車等所用的微型直流無刷馬達(dá)。具有靈敏度高，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高，體積小，重量輕，功耗小，頻率高，耐震動(dòng)，耐灰塵、油污、水汽和鹽霧等各種污染或腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用范圍:目前只有日本旭化成和韓國三星可以生產(chǎn)薄膜型銻化銦霍爾元件芯片，國內(nèi)無芯片生產(chǎn)技術(shù)。國內(nèi)市場(chǎng)約 50 億人民幣，具有市場(chǎng)廣，競(jìng)爭(zhēng)少的優(yōu)點(diǎn)。 南開大學(xué)開發(fā)的芯片制造技術(shù)，原材料成本便宜 30%左右，具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和投資價(jià)值。效益分析:制備溫度低，能源消耗低，環(huán)境污染極小，易于大規(guī)模生產(chǎn)，制造成本低，投資小的優(yōu)點(diǎn)。

銻化銦薄膜型霍爾元件主要用于直流無刷電機(jī)，大量應(yīng)用于電腦的電源風(fēng)扇，CPU 風(fēng)扇，打印機(jī)，電動(dòng)自行車等所用的微型直流無刷馬達(dá)。具有靈敏度高，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高，體積小，重量輕，功耗小，頻率高，耐震動(dòng)，耐灰塵、油污、水汽和鹽霧等各種污染或腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。

通過簡(jiǎn)單封裝和熱退火，制備出穩(wěn)定富含氫的IGZO 晶體管，其晶體管電學(xué)性能、穩(wěn)定性都獲得大大提高。制備方法較簡(jiǎn)單且重復(fù)性高，即用氮化硅薄膜封裝，再通過熱擴(kuò)散將氮化硅內(nèi)氫元素?cái)U(kuò)散至InGaZnO薄膜內(nèi)。摻氫后的晶體管，其開態(tài)電流和開關(guān)比都獲得了數(shù)量級(jí)的提升（約40倍），而且閾值電壓沒有太大變化。而對(duì)應(yīng)提取出的場(chǎng)效應(yīng)遷移率則出現(xiàn)異常，大于300 cm2/(V·s)，遠(yuǎn)高于未經(jīng)處理的對(duì)照樣品。然后結(jié)合二次離子質(zhì)譜儀（SIMS）和X射線光電子能譜分析（XPS）表征，發(fā)現(xiàn)薄膜內(nèi)不但氫濃度提升了約一個(gè)數(shù)量級(jí)，而且氧空位缺陷態(tài)也大大減少了，而自由電子濃度則相應(yīng)顯著增加。?研究還指出，該工作模式在長(zhǎng)溝道晶體管中效果尤為顯著，而在短溝道器件中則受到明顯局限。該工作揭示了氫在氧化物半導(dǎo)體中的穩(wěn)定存在方式和對(duì)導(dǎo)電性能的關(guān)鍵作用，為提升長(zhǎng)溝道晶體管的電流驅(qū)動(dòng)能力提供了一種新的器件工作模式，并對(duì)高遷移率薄膜晶體管的驗(yàn)證和分析提供了普適性的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)方法。

硅芯片是當(dāng)代信息技術(shù)的核心，當(dāng)前正向“深度摩爾”（More Moore）和“超越摩爾”（More than Moore）兩個(gè)方向發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用是“超越摩爾”技術(shù)路線中相當(dāng)重要的一環(huán)，需要數(shù)量巨大的集成電路芯片來分析處理來自外部傳感器件的海量信號(hào)。目前，大多數(shù)傳感信號(hào)采集器件和信號(hào)處理單元均為分離設(shè)計(jì)，將在整體上產(chǎn)生更大功耗并占據(jù)更大的空間。由此，復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系教授梅永豐課題組提出了將信號(hào)檢測(cè)和分析功能集成于同一個(gè)芯片器件中的全新概念。作為演示，研究團(tuán)隊(duì)將單晶硅薄膜柔性光電晶體管與智能薄膜材料相結(jié)合和組裝，構(gòu)造了對(duì)不同環(huán)境變量進(jìn)行檢測(cè)和分析的柔性硅芯片傳感器及其系統(tǒng)。這一思路不僅具有優(yōu)異的可擴(kuò)展性，還可與當(dāng)前集成電路先進(jìn)制造工藝相兼容。5月2日，相關(guān)研究結(jié)果以《面向智能數(shù)字灰塵的硅納米薄膜光電晶體管多功能集成傳感器研究》（“Silicon Nanomembrane Phototransistor Flipped with Multifunctional Sensors towards Smart Digital Dust”）為題發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上。研究團(tuán)隊(duì)從器件的傳感機(jī)理入手，利用柔性薄膜組裝集成芯片傳感器，實(shí)現(xiàn)了多種環(huán)境參數(shù)探測(cè)功能的集成。圖1：(A) 器件主要功能層示意圖；(B) 貼附于曲面上的柔性傳感器件陣列；(C) 智能傳感器件功能區(qū)的光學(xué)顯微照片；(D)用于濕度傳感的集成系統(tǒng)構(gòu)造圖；(E) 氫氣通入前后參比器件與檢測(cè)器件的電流變化，紅色為參比電流，藍(lán)色為檢測(cè)電流。智能材料在環(huán)境刺激中可以發(fā)生折射率、顏色、晶體結(jié)構(gòu)等方面的光學(xué)性質(zhì)變化，但一般需要光譜設(shè)備或比色卡才能進(jìn)行比對(duì)。而翻轉(zhuǎn)的硅薄膜光電晶體管由于沒有柵極金屬阻擋功能區(qū)域的光信號(hào)吸收，可以更容易獲得高靈敏的傳感特性。利用這一點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)將多種智能薄膜材料貼合在器件功能區(qū)，智能材料內(nèi)部物理性質(zhì)變化引起了微小光學(xué)性能改變，從而表現(xiàn)在輸出的光電流上，因此可以在同一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)對(duì)多種不同信號(hào)的同時(shí)檢測(cè)。圖1A展示了傳感器件典型的功能層結(jié)構(gòu)，頂層的智能薄膜材料對(duì)環(huán)境刺激發(fā)生響應(yīng)，進(jìn)而改變下方硅單晶薄膜光電晶體管的輸出信號(hào)。具有2微米厚的熱氧化二氧化硅層則作為光電晶體管的封裝，對(duì)下方器件進(jìn)行保護(hù)。硅薄膜光電晶體管完全由晶圓級(jí)先進(jìn)集成電路工藝方法制備而成，結(jié)合了傳統(tǒng)硅基光電子器件的高性能和硅納米薄膜超薄厚度下的優(yōu)良柔性。圖1B是貼附于半徑僅為2毫米直徑玻璃管上的柔性器件陣列，表現(xiàn)出良好的彎曲性能。圖1C是單個(gè)器件功能區(qū)域的特寫，在藍(lán)色虛框部分集成不同智能材料即可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同環(huán)境信號(hào)的檢測(cè)。圖1D是具有完備傳感與數(shù)據(jù)處理功能的柔性系統(tǒng)合成圖，包括傳感與參比器件、邏輯與存儲(chǔ)單元、信號(hào)放大器和電源。研究團(tuán)隊(duì)利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境中濕度的實(shí)時(shí)、快速檢測(cè)，演示的信號(hào)為依次減小的三個(gè)濕度脈沖。整個(gè)過程中直接對(duì)環(huán)境變化做出響應(yīng)的信號(hào)，即參比器件與傳感器件輸出電流隨時(shí)間的變化如圖1E中所示。當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化（如圖所示通入氫氣），傳感器件的輸出電流大幅增加，而參比電流保持平穩(wěn)，再利用差分電路處理，即可給出所檢測(cè)的環(huán)境參數(shù)的值。研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了將智能材料與光電傳感結(jié)合的新穎傳感機(jī)制，并將傳感模塊與后續(xù)信號(hào)處理等模塊集成在一起，展示了其在氣體濃度、濕度、溫度等多種環(huán)境參數(shù)檢測(cè)方面的能力，已經(jīng)初步具備了未來的“智能數(shù)字灰塵”的雛形。該策略也可以應(yīng)用于其他的數(shù)字傳感系統(tǒng)，在后摩爾時(shí)代中將具有巨大的應(yīng)用潛力。論文主要由李恭謹(jǐn)博士，博士研究生馬喆和尤淳瑜合作完成，并獲得韓國延世大學(xué)Taeyoon Lee教授和中科院微系統(tǒng)所狄增峰研究員的合作支持。該工作得到國家自然科學(xué)基金委、上海市科委、復(fù)旦大學(xué)和專用集成電路與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等大力支持。

（ (A) 器件主要功能層示意圖；(B) 貼附于曲面上的柔性傳感器件陣列；(C) 智能傳感器件功能區(qū)的光學(xué)顯微照片；(D)用于濕度傳感的集成系統(tǒng)構(gòu)造圖；(E) 氫氣通入前后參比器件與檢測(cè)器件的電流變化，紅色為參比電流，藍(lán)色為檢測(cè)電流 ）