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目前在工業上廣泛采用的CVD技術制備硅膜，工藝和設備復雜，成本高，且在安全和環保環節上投入巨大。我們在國內首創出了微晶硅薄膜的PVD法沉積工藝，在溫度低于300度的條件下，在單晶硅片和普通玻璃片上制備出不同結晶度的微晶硅薄膜和納米結構硅薄膜，可以得到具有高度<111>方向取向生長的微晶硅薄膜，并實現了控制工藝的穩定性和可重復性。利用磁控濺射技術成功實現微晶硅薄膜的制備是一項重大突破，從根本上克服了現有技術的缺點，具有綠色、高效、簡單等優點。目前需要合作伙伴，把該實驗室技術放大到工業規模。

一、立項背景 繼電保護是保障電網安全運行的第一道防線。自上世紀80年代微機保護應用以來，歷經多次更新換代，我國繼電保護技術一直處于世界先進水平，為保障電網安全做出了突出貢獻。隨著智能電網的發展、超/特高壓遠距離輸電大通道的建設、區域電網的廣泛互聯和波動性新能源的規模化接入，我國已建成世界上規模最大、結構最復雜的電網。電網的快速發展給繼電保護帶來了嚴峻挑戰： 1、后備保護方面，由于電網結構復雜，運行方式多變，造成后備保護定值更難整定，保護選擇性和靈敏性的矛盾更加突出，保護拒動誤動風險并存。國內已發生多起類似“6.18”西安南郊站，因后備保護靈敏性不足拒動，造成變壓器燒毀的重大事故；國際上屢屢發生的因潮流轉移過負荷，后備保護誤動引發的如美加“8.14”、印度“7.30”等大停電事故，也不斷地對我國電網敲響警鐘。 2、主保護方面，超/特高壓電氣設備結構復雜、線路距離長，短路電流變化大，造成主保護對變壓器匝間短路、線路高阻接地等輕微故障的反應靈敏性下降。“11.22”濟南特高壓泉城站變壓器爆炸正是由于保護對起始發生的輕微故障未能靈敏切除，引起事故擴大，造成了重大人員傷亡和財產損失。 這些問題已成為我國電網安全運行的重大隱患！問題的癥結在于傳統保護僅利用設備自身的電氣量信息，在復雜電網環境下，保護反應的電氣量在故障和非故障間差異變小甚至混疊，依靠定值配合無法保證保護可靠正確動作。不改變傳統保護工作模式，僅對保護判據進行修正或調整定值，只能在一定程度上單方面地解決保護拒動或誤動的問題。 二、發明思路 突破保護僅利用設備自身信息的限制，綜合利用站間保護關聯邏輯量、站域故障全過程電氣量等信息，對后備保護、主保護、系統構成模式進行全面創新，構建“站域集中-站間分布式”新型保護系統。   圖1 技術發明總體思路 三、發明方案 技術發明點1：基于站間邏輯量信息一致性特征的后備保護技術 傳統后備保護既存在對相鄰元件故障反應能力不足，保護拒動的問題，又存在受過負荷和系統振蕩影響，保護誤動的問題。針對上述問題，該項目發明了保護關聯關系在線快速跟蹤和可靠性校核方法；創造性地將故障的空間分布特征映射為站間的保護關聯邏輯量信息，首創了基于站間邏輯量信息一致性特征的后備保護技術，攻克了保護不誤動和不拒動無法兼顧的難題。 發明點1.1：發明了保護關聯關系在線快速跟蹤和可靠性校核方法，為保護可靠利用站間信息奠定了基礎。 快速跟蹤和可靠識別電網拓撲的變化，確定保護的關聯關系，是保護利用站間信息首先要解決的關鍵問題。發明了保護關聯關系在線快速跟蹤和可靠性校核方法，關鍵技術包括：1）提出了基于虛擬阻抗矩陣的保護關聯關系分析方法，創造性地將開關狀態虛擬為支路阻抗并構建節點虛擬阻抗矩陣，在線微調矩陣元素即可實現開關狀態的快速跟蹤，跟蹤時間由秒級縮短至毫秒級，為后備保護快速動作提供了可靠保障；2）發明了電氣量和開關量信息雙重約束的關聯關系可靠性校核方法，首次將電氣量信息引入保護關聯關系識別，通過開關量信息和電氣量信息實時匹配校驗，實現了保護關聯關系的可靠在線校核。 發明點1.2：首創了基于站間邏輯量信息一致性特征的后備保護技術，攻克了保護不誤動和不拒動無法兼顧的難題。 電流元件、方向元件、阻抗元件等保護邏輯量信息，蘊涵著故障方向、故障范圍等故障直接特征，并且信息交互簡單、可靠。根據不同位置保護邏輯量反應故障的差異化特征，發明了基于站間邏輯量信息一致性特征的后備保護技術。關鍵技術包括：1）首次將電網故障的空間分布特征映射為保護邏輯量信息，按近后備和遠后備靈敏性要求設定保護范圍，實現了邏輯量信息與故障分布特征的關聯和匹配，解決了保護強依賴定值的問題；2）首創了基于站間邏輯量信息一致性特征的后備保護技術（如圖2所示）。利用邏輯量對故障反應的交叉重疊特征，根據動作一致性原則，既實現了故障設備的快速準確識別，又從根本上攻克了系統振蕩及過負荷造成保護誤動的難題。 基于站間邏輯量信息的后備保護技術可實現近后備保護全范圍速動，遠后備保護延時由1.5s以上縮短至0.5s以內；在原理上保證了對相鄰元件故障反應的靈敏性，避免了后備保護拒動導致的重大事故發生；不受系統振蕩和過負荷影響，避免了保護誤動引發的連鎖跳閘和系統性事故發生。   圖2 基于站間邏輯量信息一致性特征的后備保護技術 技術發明點2：基于故障模型參數異變特征的主保護技術 現有電氣設備主保護僅反應故障外在表現特征，在變壓器匝間短路及線路高阻接地等輕微故障情況下，外部故障與內部故障特征差異不明顯，易造成保護拒動。為解決上述問題，該項目基于故障的物理本質特征，揭示了故障導致電氣設備模型參數變化的機理，利用故障全過程電氣量信息，構建了可靈敏反應設備參數變化的故障模型，發明了基于故障模型參數異變特征的主保護技術，顯著提升了對輕微故障的反應能力。 發明點2.1：首創了可反應變電站電氣設備參數變化的故障模型，從物理本質上消除了非故障因素對主保護靈敏性的影響。 突破主保護僅反應故障外在表現特征的局限，利用設備故障全過程全相電氣量信息，建立了對故障高靈敏而對非故障不敏感的模型。關鍵技術包括：1）發明了基于線路壓降-阻抗聯合分布的故障網絡模型，建立了線路阻抗、過渡電阻及分布電容壓降之間的幅值、相位關聯關系，創建了僅保留線路阻抗壓降分布情況的故障網絡模型（如圖3所示）；2）發明了基于電壓磁鏈方程的變壓器故障模型，建立了變壓器高、中、低壓各側繞組電壓與主磁鏈、漏磁鏈的等值平衡關系，消除主磁鏈的非線性成分，建立了僅反應漏磁鏈變化的變壓器故障模型（如圖4所示），從原理上擺脫了分布電容電流、負荷電流、勵磁涌流等非故障因素的影響。 發明點2.2：發明了基于故障模型參數異變特征的主保護技術，實現了保護對輕微故障反應能力的大幅提升。 利用站域故障全過程電氣量信息，反應故障前后模型參數的變化情況以及三相不一致程度，發明了基于故障模型參數異變特征的主保護技術。關鍵技術包括：1) 發明了基于阻抗壓降變化特征的線路主保護技術，構建了線路壓降-阻抗參數關聯矩陣，通過實時追蹤矩陣中各元素的變化量以及元素間的差異，準確識別故障線路及故障位置（如圖5所示）；2) 計及CT誤差、變壓器有載調壓對保護的影響，實時計算各相等效漏感參數的突變量及不一致程度，發明了基于等效漏感參數變化特征的變壓器主保護技術（如圖6所示），顯著提升了保護對變壓器輕微匝間短路識別的靈敏性。 基于故障全過程電氣量信息的主保護技術可以做到變壓器匝間短路識別死區由5%降至2%，500kV線路接地故障過渡電阻反應能力由300Ω提升至1000Ω，故障定位誤差由5%下降至1.3%。實現了對電氣設備輕微故障的靈敏切除，可有效避免事故擴大造成的重大人員傷亡和財產損失。 技術發明點3：站域集中-站間分布式新型保護系統 構建基于故障全過程邏輯量、電氣量信息的新型保護系統是對百年歷史繼電保護模式的重大變革，除滿足復雜電網對繼電保護的要求外，還需要考慮工程實現的可行性、應用場景的適用性和運行維護的便利性等重大工程應用問題。該項目首創了站域集中-站間分布式的新型保護系統構成模式，實現了與傳統保護的有機銜接，可靈活組態適用各種電網應用場景；發明了基于時間序列特征和電氣量物理約束的數據校核技術、基于保護關聯關系的數據自適應替代技術，為新型保護系統信息交互提供了可靠保障。 發明點3.1：首創了站域集中-站間分布式的新型保護系統構成模式，奠定了新型保護系統在不同電壓等級電網推廣應用的基礎。 該項目創建了“站域集中-站間分布式”的新型保護系統（如圖7所示），實現了發明點1和2技術的工程推廣應用。關鍵技術包括：1）發明了以間隔為基本單元的站域集中-站間分布式保護構成模式。間隔單元做到“即插即用”，擴展性強，可靈活組態適用各種電網應用場景；站域主機實現對站內信息的融合與優化利用；相鄰站域主機虛擬為變電站間隔單元，實現站間分布對等交互信息。該模式通信鏈路清晰簡捷，易于工程實現；2）發明了新型保護系統與傳統保護的集成與自適應轉化技術。新型保護系統在傳統保護基礎上集成故障全過程信息進化形成，在故障信息缺失的極端情況下仍具備傳統保護功能。新型保護系統可充分傳承傳統保護成熟的運維經驗，實現了與傳統保護之間的有機銜接。   發明點3.2：發明了基于時間序列特征和電氣量物理約束的數據校核技術、基于保護關聯關系的數據自適應替代技術，保證了新型保護系統的可靠性。 基于新型保護系統構成模式，發明了站域、站間信息交互可靠性保障技術，實現了異常數據的實時校核與缺失數據的自適應替代。關鍵技術包括：1）發明了基于時間序列特征和電氣量物理約束的數據校核技術，在線修正異常采樣數據，解決了電氣量在采樣或傳輸中出現畸變而影響保護動作性能的難題；2）發明了基于保護關聯關系的數據自適應替代技術，在間隔單元CT斷線、PT斷線等信息源丟失情況下，通過數據互補重構實現缺失數據的自適應替代，保證了保護功能的完整性，有效提升了保護的可靠 四、創新性成果 該項目攻克了傳統保護不誤動、不拒動無法兼顧的難題，取得了以下關鍵技術突破： 1、基于站間邏輯量信息一致性特征的后備保護技術，保護最長動作時間縮短至500ms以內，徹底解決了遠后備保護拒動，以及受系統振蕩和過負荷影響誤動的問題； 2、基于故障模型參數異變特征的主保護技術，顯著提升了保護對輕微故障的反應能力； 3、站域集中-站間分布式新型保護系統，實現了保護技術在不同電網場景下的廣泛應用。

本技術采用自主開發的流場結構化新型立式鼓泡塔式反應器，通過特殊的內構件設計與 組合，實現反應器內氣 (醇) 液 (酸) 呈現鼓泡式逆向流動，反應器內局部與整體混合狀況均良 好，溫度分布、停留時間及壓降等操作條件可控，有效的耦合了聚酯多元醇或增塑劑生產過程 中酯化反應過程和移走副產物小分子的精餾過程，強化了小分子副產物的分離效率，實現了傳 質傳熱和反應過程的耦合強化，使過程效率大幅提高。以PEA為例，生產周期可從傳統的20多 小時縮短至6個小時，酸值等即可達到指標要求。該技術不但節能降耗，提高產品品質，還可 滿足柔性化生產要求。其主要技術特點： 1. 流場結構化新型立式鼓泡塔式反應器中氣液呈鼓泡式逆向流動，反應器內局部和整體流 型可調控，無死區。 2. 新型立式鼓泡塔式反應器采用多段組合的連接方式，拆裝方便，反應器內物料停留時 間、溫度分布等可調控，自動化程度高。 3. 連續化技術生產的產品質量穩定，酸值低，水含量低。 4. 該連續化生產技術可大幅縮短生產周期，大大減少能耗等。 5. 該連續化生產技術適應性強，操作彈性大，適合多種聚酯多元醇和增塑劑的柔性化生 產。

項目簡介： 隨著機械工業的發展和自動化水平的提高， 數控機床的普及， 對工具和耐磨件的要求越來越高。同時隨著生活水平的提高， 鐘表等飾品的外觀要求越來越高。國內外都大

本發明公開了一種多元物質原子層沉積膜制備方法和裝置，所 述方法，即使基片相對于原子層沉積反應腔直線運動，依次通過其內 用于完成不同原子層沉積的原子層沉積系統，基片通過每個原子層沉 積系統時：調整基片溫度為相應原子層沉積反應最適溫度。所述裝置， 包括原子層沉積反應腔、基片承載臺、運動平臺和溫度控制裝置；原 子層沉積反應腔依次設置有多個原子層沉積系統；基片承載臺，設置 在原子層沉積反應腔下方；運動平臺，與基片承載臺連接，帶動基片 承載臺運動；溫度控制裝置，設置在基片承載臺下方。所述方法能高 效快速的制備多元物質原子層沉積膜，所述裝置，能方便的通過現有 原子層沉積系統組裝，兼容性強，功耗低，沉積效率高。 

項目簡介： 銻化銦薄膜型霍爾元件主要用于直流無刷電機，大量應用于電腦 的電源風扇，CPU 風扇，打印機，電動自行車等所用的微型直流無刷 馬達。具有靈敏度高，使用壽命長，可靠性高，體積小，重量輕，功 耗小，頻率高，耐震動，耐灰塵、油污、水汽和鹽霧等各種污染或腐 蝕的優點。 項目特色： 制備溫度低，能源消耗低，環境污染極小，易于大規模生產，制 造成本低，投資小的優點。 

項目成果/簡介:銻化銦薄膜型霍爾元件主要用于直流無刷電機，大量應用于電腦的電源風扇，CPU 風扇，打印機，電動自行車等所用的微型直流無刷馬達。具有靈敏度高，使用壽命長，可靠性高，體積小，重量輕，功耗小，頻率高，耐震動，耐灰塵、油污、水汽和鹽霧等各種污染或腐蝕的優點。應用范圍:目前只有日本旭化成和韓國三星可以生產薄膜型銻化銦霍爾元件芯片，國內無芯片生產技術。國內市場約 50 億人民幣，具有市場廣，競爭少的優點。 南開大學開發的芯片制造技術，原材料成本便宜 30%左右，具有很強的市場競爭力和投資價值。效益分析:制備溫度低，能源消耗低，環境污染極小，易于大規模生產，制造成本低，投資小的優點。

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

通過簡單封裝和熱退火，制備出穩定富含氫的IGZO 晶體管，其晶體管電學性能、穩定性都獲得大大提高。制備方法較簡單且重復性高，即用氮化硅薄膜封裝，再通過熱擴散將氮化硅內氫元素擴散至InGaZnO薄膜內。摻氫后的晶體管，其開態電流和開關比都獲得了數量級的提升（約40倍），而且閾值電壓沒有太大變化。而對應提取出的場效應遷移率則出現異常，大于300 cm2/(V·s)，遠高于未經處理的對照樣品。然后結合二次離子質譜儀（SIMS）和X射線光電子能譜分析（XPS）表征，發現薄膜內不但氫濃度提升了約一個數量級，而且氧空位缺陷態也大大減少了，而自由電子濃度則相應顯著增加。?研究還指出，該工作模式在長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體中的穩定存在方式和對導電性能的關鍵作用，為提升長溝道晶體管的電流驅動能力提供了一種新的器件工作模式，并對高遷移率薄膜晶體管的驗證和分析提供了普適性的理論依據和實驗方法。

硅芯片是當代信息技術的核心，當前正向“深度摩爾”（More Moore）和“超越摩爾”（More than Moore）兩個方向發展。物聯網（IoT）應用是“超越摩爾”技術路線中相當重要的一環，需要數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。目前，大多數傳感信號采集器件和信號處理單元均為分離設計，將在整體上產生更大功耗并占據更大的空間。由此，復旦大學材料科學系教授梅永豐課題組提出了將信號檢測和分析功能集成于同一個芯片器件中的全新概念。作為演示，研究團隊將單晶硅薄膜柔性光電晶體管與智能薄膜材料相結合和組裝，構造了對不同環境變量進行檢測和分析的柔性硅芯片傳感器及其系統。這一思路不僅具有優異的可擴展性，還可與當前集成電路先進制造工藝相兼容。5月2日，相關研究結果以《面向智能數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”）為題發表在《科學進展》（Science Advances）上。研究團隊從器件的傳感機理入手，利用柔性薄膜組裝集成芯片傳感器，實現了多種環境參數探測功能的集成。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的光學顯微照片；(D)用于濕度傳感的集成系統構造圖；(E) 氫氣通入前后參比器件與檢測器件的電流變化，紅色為參比電流，藍色為檢測電流。智能材料在環境刺激中可以發生折射率、顏色、晶體結構等方面的光學性質變化，但一般需要光譜設備或比色卡才能進行比對。而翻轉的硅薄膜光電晶體管由于沒有柵極金屬阻擋功能區域的光信號吸收，可以更容易獲得高靈敏的傳感特性。利用這一點，研究團隊將多種智能薄膜材料貼合在器件功能區，智能材料內部物理性質變化引起了微小光學性能改變，從而表現在輸出的光電流上，因此可以在同一個芯片上實現對多種不同信號的同時檢測。圖1A展示了傳感器件典型的功能層結構，頂層的智能薄膜材料對環境刺激發生響應，進而改變下方硅單晶薄膜光電晶體管的輸出信號。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，對下方器件進行保護。硅薄膜光電晶體管完全由晶圓級先進集成電路工藝方法制備而成，結合了傳統硅基光電子器件的高性能和硅納米薄膜超薄厚度下的優良柔性。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，表現出良好的彎曲性能。圖1C是單個器件功能區域的特寫，在藍色虛框部分集成不同智能材料即可實現對不同環境信號的檢測。圖1D是具有完備傳感與數據處理功能的柔性系統合成圖，包括傳感與參比器件、邏輯與存儲單元、信號放大器和電源。研究團隊利用該系統實現了對環境中濕度的實時、快速檢測，演示的信號為依次減小的三個濕度脈沖。整個過程中直接對環境變化做出響應的信號，即參比器件與傳感器件輸出電流隨時間的變化如圖1E中所示。當環境發生變化（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，再利用差分電路處理，即可給出所檢測的環境參數的值。研究團隊開發了將智能材料與光電傳感結合的新穎傳感機制，并將傳感模塊與后續信號處理等模塊集成在一起，展示了其在氣體濃度、濕度、溫度等多種環境參數檢測方面的能力，已經初步具備了未來的“智能數字灰塵”的雛形。該策略也可以應用于其他的數字傳感系統，在后摩爾時代中將具有巨大的應用潛力。論文主要由李恭謹博士，博士研究生馬喆和尤淳瑜合作完成，并獲得韓國延世大學Taeyoon Lee教授和中科院微系統所狄增峰研究員的合作支持。該工作得到國家自然科學基金委、上海市科委、復旦大學和專用集成電路與系統國家重點實驗室等大力支持。