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本項目以制備超快高儲能柔性器件為導向，建立基于界面納米復合材料的新技術。通過水熱法和電化學方法在柔性導電基底上構建納米陣列/金摻雜二氧化錳的三維納米復合電極，作為正極；通過水熱法和熱處理法在柔性導電基底上生長多孔氧化鐵納米復合材料，作為負極，組裝全固態(tài)薄膜器件。利用納米復合材料的多方面優(yōu)勢加速電子/離子在活性材料中的傳遞，進而達到超快高儲能的目的。基于納米復合材料的全固態(tài)薄膜器件可展現出超快充電能力（10 V/s），比常規(guī)電容器的充電時間快10-100倍。這是國際上基于金屬氧化物贗電容薄膜型超級電容器研究領域的一個重大突破。此外，本項目以開發(fā)超快超柔儲能器件為導向，開發(fā)了一種熱力學誘導自發(fā)組裝和原位摻雜結合碳熱還原的方法來實現石墨烯納米篩粉體和薄膜的宏觀可控制備，解決了傳統(tǒng)石墨烯材料縱向物質傳輸差的局限。通過控制碳熱溫度，可以調節(jié)石墨烯納米篩表面的孔密度，即孔徑大小可控（10~100 nm）。與傳統(tǒng)石墨烯薄膜電極相比，石墨烯納米篩表面豐富的孔結構使得其作為電極材料時擁有更大的比表面積，而且電解質離子可以在垂直于平面的軸向上傳遞，縮短了離子傳輸路徑。

"以α-BaTeMo2O9為代表的含碲的化合物是一類新型光電功能晶體，在偏光、聲光、拉曼等光學領域內具有重要的應用價值。此類化合物具有透光寬，雙折射大，易生長，物理化學穩(wěn)定等優(yōu)點，是偏光和聲光器件的優(yōu)選材料。 山東大學在該系列晶體生長和器件的研究方面具有獨立的知識產權，可以生長出大尺寸（≥50 x 50 x 100 mm3），高質量（光學均勻性≤10-5）的單晶；并在器件的制作中突破了國際上單軸晶體的限制，偏振棱鏡消光比>30000:1，達到高質量冰洲石器件水平；聲光調Q器件衍射效率>84%，高于同等條件下的TeO2器件。晶體生長處于世界領先水平，器件設計具有國際、國內專利，總體水平處于國際領先。該成果獲得教育部自然科學二等獎，主要用于先進光學及其電學領域，如醫(yī)療、軍事、激光加工、激光雷達、激光探測等。據統(tǒng)計，目前國內聲光調制器件和偏光器件總產值約為2億元。而現有的材料已經不能滿足相應研究和產業(yè)的需求。作為新型光電功能晶體及其器件，在滿足現有要求的基礎上，填補了此類材料和器件在中紅外波段內的國際空白。此外，獨立的知識產權有利于產品推廣，具有重要的社會和經濟效益。 "

磷化銦基集成高速光開關芯片

傳統(tǒng)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(fā)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(fā)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(huán)境監(jiān)測、工業(yè)生產、醫(yī)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(yōu)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(xù)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(fā)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(chuàng)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(tǒng)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(huán)境監(jiān)測、工業(yè)生產、醫(yī)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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。

通過簡單封裝和熱退火，制備出穩(wěn)定富含氫的IGZO 晶體管，其晶體管電學性能、穩(wěn)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(tài)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(fā)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(tài)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(wěn)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。

已有樣品/n“新型高密度存儲材料與器件”面向大數據時代對海量數據存儲和處理的需求，研究相變、阻變、鐵電等新型存儲材料和器件的設計與制備關鍵技術，發(fā)展用于高密度存儲陣列的選通器件及三維集成技術，研制兼具信息存儲、邏輯、運算、編解碼等多功能的新型原型器件以及柔性阻變存儲器原型器件，將為我國發(fā)展具有自主知識產權的新型高性能存儲材料與器件奠定技術基礎。

項目研制出倍頻程和1.5倍頻程寬帶低二次諧波連續(xù)波行波管，二次諧波由-3 dBc降低到-7dBc，是目前國內外此類行波管綜合技術水平最高的指標。并且研制出了國際上第一只高效率W波段脊加載曲折波導行波管及第一只V波段曲折波導寬帶行波管。該項目獲得四川省科技發(fā)明一等獎。

紅外光電探測器在國防軍事方面有重要的應用前景，比如紅外制導、紅外追蹤、夜視儀等等。目前國外使用的主流紅外光電探測器是基于碲鎘汞的制冷型探測器和氧化釩/非晶硅的非制冷型探測器。對于碲鎘汞探測器來說，一方面在高質量的材料生長上存在很大的挑戰(zhàn)；另一方面它需要輔助制冷裝置來提供 77 K 的低溫環(huán)境，極大地限制了其便攜性和廣泛使用性。而基于氧化釩/非晶硅的非制冷型探測器由于其熱輻射引發(fā)電阻變化的機制極大地限制了探測率（小于 10

1. 痛點問題 功率半導體是支撐能源領域發(fā)展的核心部件。為實現3060雙碳目標，我國正在超常規(guī)推動新能源發(fā)電、大容量輸配電和電氣化交通等領域，對電壓等級4.5kV以上的功率器件需求急速增長。提高器件電壓和容量可以減少器件串并聯數量、縮減裝備體積和成本，是解決城市用地緊張、降低海上風電平臺建設成本的關鍵。然而，受工作機理和制備工藝限制，IGBT器件最大功率等級為4.5kV/3kA和6.5kV/0.75kA，已接近瓶頸，無法滿足能源發(fā)展需求。因此，亟需更高電壓、更大容量、更高可靠性和更低制造成本的功率半導體器件解決方案。 2020年，中國功率半導體市場規(guī)模達2000億元，但90%以上依賴進口，尤其是4.5kV以上器件，近乎全部進口。亟需尋求自主可控的功率半導體器件國產替代方案。 2. 解決方案 本技術面向新能源發(fā)電和輸配電領域大容量、高可靠的需求，提出了自主化IGCT器件（集成門極換流晶閘管）的設計、制備和驅動控制方案，可以提高阻斷電壓和關斷電流能力、降低器件運行損耗，且可以結合應用工況開展定制優(yōu)化，如改善器件防爆特性、解決高壓裝置中的驅動供電問題等，從而實現大容量、高可靠、低成本、高效率的能量管理和功率變換。 目前團隊已研制出4.5kV/5kA和6.5kV/4kA的IGCT器件，功率等級全面覆蓋IGBT，且具有向更大容量發(fā)展的潛力。與IGBT、MOSFET等晶體管器件相比，本技術提出的IGCT具有通態(tài)損耗低、耐受電壓高、可靠性高、抗干擾能力強等突出優(yōu)勢，符合能源發(fā)展趨勢，且制造工藝沿用基本沿用傳統(tǒng)的晶閘管路線，制造成本低，國內工藝基礎好。