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天津大學(xué)地科院全自動熱釋光/光釋光測年儀采購項(xiàng)目競爭性磋商

1. 痛點(diǎn)問題 隨著能源危機(jī)和節(jié)能減排的驅(qū)使，大力發(fā)展電動汽車成為緩解能源危機(jī)和環(huán)境污染的有效途徑，汽車燃油是石油消耗的主體。汽車尾氣占全世界總二氧化碳排放量的10%至15%。電動汽車可以減小二氧化碳的排放量，改善大氣環(huán)境。以光伏電池作為新能源輸入的電動汽車充放電站也將具有更大的優(yōu)勢。推動光伏供電的電動汽車充放電站的建設(shè)，不僅發(fā)展了電動汽車行業(yè)，也推動了光伏產(chǎn)業(yè)及新能源的發(fā)展，同時對于節(jié)能減排，改善環(huán)境具有雙重推動作用。 現(xiàn)有的光伏電動汽車充電站仍以交流母線或直流母線進(jìn)行光伏電池、電動汽車蓄電池和電網(wǎng)之間的能量變換。現(xiàn)有的能量變換需要通過多級電力電子變換器實(shí)現(xiàn)，即需要多級直流-直流變換器，直流交流變換器等，這使得能量變換的效率很低。多級電力電子變換的現(xiàn)有方案效率低，成本高，無法對產(chǎn)業(yè)瓶頸形成有效突破。 2. 解決方案 本項(xiàng)目提出了一種高效的新型光伏充電系統(tǒng)，和用于此系統(tǒng)的充電控制方法。 新型光伏充電系統(tǒng)包括：一個或多個高頻逆變器，與一個或多個光伏電池組件一一對應(yīng)連接，以及多端口變換器。高頻交流逆變器之間通過高頻交流母線連接。多端口變換器包括分別與高頻交流母線和直流母線連接的兩個端口以及與蓄電池連接的一個端口。多端口變換器用于實(shí)現(xiàn)高頻交流母線、直流母線與蓄電池之間的能量變換。 用于光伏充電系統(tǒng)的充電控制方法包括：對于一個或多個光伏電池組件中的每一個，采集該光伏電池組件的輸出電流和輸出電壓，對該光伏電池組件進(jìn)行最大功率跟蹤，并輸出電壓給定值。將電壓給定值與該光伏電池組件的輸出電壓進(jìn)行比較，并輸出光伏電池比較結(jié)果；根據(jù)比較結(jié)果控制與該光伏電池組件相對應(yīng)的高頻逆變器中的開關(guān)管的驅(qū)動信號相對于多端口變換器中開關(guān)管的驅(qū)動信號的移相角；將多端口變換器輸入蓄電池的輸入電流與蓄電池的充電電流曲線進(jìn)行比較，并輸出蓄電池的比較結(jié)果，根據(jù)此結(jié)果利用脈寬調(diào)制方式控制多端口變換器中的開關(guān)管驅(qū)動信號。 合作需求 與新能源乘用車/商用車整車廠、房地產(chǎn)企業(yè)，充電運(yùn)營商等企業(yè)合作，開展知識成果落地和工程化的工作。

本項(xiàng)目屬于電子信息功能材料技術(shù)領(lǐng)域。 特色及先進(jìn)性：為了實(shí)現(xiàn)同一種單晶薄膜即可應(yīng)用于磁光器件，又可應(yīng)用于微波器件中，本項(xiàng)目提出了鉍镥鐵石榴石（BiLuIG）薄膜的設(shè)計(jì)體系，為了使其同時具有良好的磁光和微波特性，本項(xiàng)目很好的根據(jù)晶格匹配原則設(shè)計(jì)了材料配方，并選用無鉛液相外延技術(shù)，大大提高了薄膜的性能。本項(xiàng)目提出了在釓鎵石榴石（GGG）襯底上直接外延大口徑磁光BiLuIG單晶體的思路，解決我國無大晶格常數(shù)摻雜釓鎵石榴石（SGGG）晶圓片技術(shù)、無鉛液相外延大尺寸BiLuIG晶體圓片的不足，突破純GGG基片上外延超厚（1-20μm）磁光晶體這一難點(diǎn)科學(xué)問題。研究內(nèi)容包括：（1）BiLuIG薄膜材料的配方設(shè)計(jì)研究：基于四能級躍遷模型，并結(jié)合離子替代規(guī)律和多離子摻雜技術(shù)，尋找最佳配方；（2）液相外延單晶薄膜材料的工藝技術(shù)研究：包括薄膜均勻性、缺陷控制、無鉛配方、生長速率和薄膜鏡面條件控制等；（3）材料在器件中的驗(yàn)證研究，設(shè)計(jì)制備平面波導(dǎo)型磁光開關(guān)對材料磁光性能的驗(yàn)證。 技術(shù)指標(biāo)：（1）建成了我國第一條大尺寸磁光單晶薄膜液相外延的生產(chǎn)線，最大尺寸達(dá)到3英寸，單面薄膜厚度達(dá)到1μm－20μm。（2）單晶薄膜具體微波和磁光參數(shù)：4πMs=1500-1750Gs，△H=0.6-2.0Oe，Θf≥1.6-2.1度/μm＠633nm。（3） 掌握了進(jìn)行單晶薄膜材料在磁光和微波器件中的設(shè)計(jì)、制備和測試工作。 促進(jìn)科技進(jìn)步作用意義：本項(xiàng)目突破了我國在3英寸石榴石系列單晶體材料以及相關(guān)器件研究上的瓶頸技術(shù)，獲得了高法拉第效應(yīng)和低鐵磁共振線寬的大尺寸高質(zhì)量石榴石單晶薄膜材料。滿足了國內(nèi)在磁光、微波及毫米波集成器件方面對石榴石系晶體材料的需求，擺脫了完全依賴進(jìn)口、受制于人的不利局面。該項(xiàng)目研制的材料已提供給中電集團(tuán)41所、美國Delaware大學(xué)、天津大學(xué)、中國工程物理研究院、深圳市通能達(dá)電子科技有限公司（中電九所下屬）、陜西金山電器有限公司（4390廠）等單位使用，并為中電集團(tuán)9所、33所等單位提供批量樣品，用于制備磁光和微波器件，受到好評。

本項(xiàng)目提出了在釓鎵石榴石（GGG）襯底上直接外延大口徑磁光BiLuIG單晶體的思路，解決我國無大晶格常數(shù)摻雜釓鎵石榴石（SGGG）晶圓片技術(shù)、無鉛液相外延大尺寸BiLuIG晶體圓片的不足，突破純GGG基片上外延超厚（1-20μm）磁光晶體這一難點(diǎn)科學(xué)問題。

本發(fā)明公開了一種基于紅外成像的薄膜測厚儀，包括光源、準(zhǔn)直透鏡、分光棱鏡、參考路散射玻璃、參考路紅外濾光片、參考路反 射鏡、測量路散射玻璃、測量路紅外濾光片、測量路反射鏡、半透半 反分光鏡、成像透鏡、CCD；測量時參考物經(jīng)反射鏡、分光鏡和成像 透鏡成像到 CCD 光敏面，被測物經(jīng)反射鏡和成像透鏡也成像到 CCD 光敏面，CCD 將圖像傳送至計(jì)算機(jī)，經(jīng)圖像處理后根據(jù)圖像的灰度值 求得被測物的厚度；如此形成雙光路測量系統(tǒng)，避免了光源光強(qiáng)變化 的影響；使用散射光透射成像的測量體系，避免了傳統(tǒng)紅外測厚裝置 中存在的干涉影響；設(shè)置具有多個局部標(biāo)準(zhǔn)厚度的參考物，該裝置可 以獲取參考物各個局部標(biāo)準(zhǔn)厚度，從而能夠更加精確地測量薄膜厚度。 

柔性智能互動終端的關(guān)鍵材料與傳感器件是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)革命的重要技術(shù)，柔性透明導(dǎo)電薄膜為其 中不可取代的關(guān)鍵元件。本團(tuán)隊(duì)在前期工作中針對納米銀線透明導(dǎo)電薄膜進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，包含材料合 成、導(dǎo)電墨水配方調(diào)制、大面積卷對卷制程工藝和柔性觸控樣機(jī)制備，已經(jīng)初步建立起一條從材料、工藝 到器件應(yīng)用的產(chǎn)學(xué)模式；并做了一系列十余項(xiàng)的專利布局（發(fā)明專利12篇，授權(quán)專利6篇）。其采用的技 術(shù)方法如下： （1）低成本的表面圖形化工藝。包含基于光酸顯影的可圖形化配方調(diào)制、基于表面能差異化驅(qū)動的 自組裝電極圖形化，相比較于傳統(tǒng)的激光、黃光刻蝕，溶液態(tài)的圖形化方式成本更低，同時可保證滿足柔 性觸控傳感器的線寬/線距要求； （2）高穩(wěn)定性的納米銀導(dǎo)電薄膜。基于單分子緩蝕劑修飾的納米銀線穩(wěn)定性提升方案，相較于業(yè)界 傳統(tǒng)的單級分子蒸餾存在分離效率不高、能耗 較大和成本較高等問題，而常規(guī)精餾方法又會使某 些活性組分發(fā)生熱變質(zhì)或分解能等不足。薄膜蒸發(fā) 與精餾是一種特殊的液－液分離技術(shù)，本技術(shù)成果 將薄膜蒸發(fā)的高效蒸發(fā)性與精密精餾的高分離度融 合于一臺完整的設(shè)備中，既可避免熱敏性物質(zhì)長期 暴露于加熱器內(nèi)，又可使各組分通過

該成果是原有的鋁反射激光全息防偽末的升級替換品。這種薄膜結(jié)構(gòu)簡單，僅有信 息層和基底層兩層組成。全息圖像以激光全息技術(shù)拍攝并用激光雕刻和電鑄手段，以光 柵條紋的形式復(fù)制到鎳質(zhì)金屬模版上。以金屬模版熱壓氣凝膠或有機(jī)高聚物聚氨酯涂層， 形成承載全息圖像的信息層，可在薄膜上再現(xiàn)全息圖像。

透明導(dǎo)電氧化物薄膜具有良好的導(dǎo)電性能和透光性能，廣泛應(yīng)用于平面液晶顯示（LCD）、電致發(fā)光顯示（ELD）、等離子體顯示（PD）以及太陽能電池、熱鏡、電磁屏蔽等。在相當(dāng)一段時間內(nèi), In2O3：Sn (ITO) 薄膜作為一種典型的透明導(dǎo)電氧化物薄膜得到了極廣泛的應(yīng)用，但I(xiàn)TO 薄膜中的銦有毒，在制造和應(yīng)用中對人體有害；ITO 中的In2O3 的價格昂貴,成本較高， ITO 薄膜易受氫等離子體的還原作用，這些缺點(diǎn)在很大程度上限制了ITO 薄膜的研究和應(yīng)用。新型透明導(dǎo)電ZnO :Al (AZO) 薄膜中的ZnO 價格便宜,來源豐富,無毒,并且在氫等離子中穩(wěn)定性要優(yōu)于ITO，在很多領(lǐng)域特別是太陽電池領(lǐng)域具有逐步取代ITO薄膜的趨勢。本產(chǎn)品是多層ZAO透明導(dǎo)電膜，具有透過率高和電阻率低的優(yōu)點(diǎn)，而且非常適合制備絨面，可作為陷波結(jié)構(gòu)應(yīng)用于薄膜太陽能電池中。 透明導(dǎo)電膜的主要性能指標(biāo)有兩個：透過率和方阻。產(chǎn)業(yè)化對透明導(dǎo)電膜透過率的要求一般要達(dá)到80%以上，南韓的Ｗｏｏｎ－ＪｏＪｅｏｎｇ制備的ZAO膜在可見光區(qū)域的平均透過率大于９５％，是國際最高水平。國外科研人員制備的ZAO透明導(dǎo)電膜室溫電阻率最低可達(dá)3×10-4Ω·cm，方塊電阻最低可達(dá)3Ω/□。國內(nèi)制備的ZAO透明導(dǎo)電膜一般平均透過率約為80%，電阻率在10-3數(shù)量級。 本產(chǎn)品具體性能指標(biāo)是：透過率＞85%，方阻<50Ω/□。 太陽電池是正在蓬勃發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。國務(wù)院剛剛頒布的《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中明確提出：到2010年，太陽能發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)到30萬千瓦，其中全國將建成1000個屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目，總?cè)萘?萬千瓦，大型并網(wǎng)光伏電站總?cè)萘?萬千瓦；到2020年，太陽能發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)到180萬千瓦，其中全國建成2萬個屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目，總?cè)萘?00萬千瓦，太陽能光伏電站總?cè)萘繉⑦_(dá)到20萬千瓦；另外，光伏發(fā)電在通訊、氣象、長距離管線、鐵路、公路等領(lǐng)域的應(yīng)用，計(jì)劃到2010年也將累計(jì)達(dá)到3萬千瓦，到2020年將達(dá)到10萬千瓦。而全球太陽能光伏市場將從2000年的10億美元到2015年擴(kuò)大到1500億美元。透明導(dǎo)電薄膜是太陽電池中關(guān)鍵的薄膜，需求巨大。

薄膜晶體管（thin film transistor, TFT）本質(zhì)上是一種場效應(yīng)晶體管，其電性質(zhì)與傳統(tǒng)的MOS場效應(yīng)管一樣，都是利用垂直于導(dǎo)電溝道的電場強(qiáng)度來控制溝道的導(dǎo)電能力來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)放大，這被稱為電導(dǎo)率調(diào)制或場效應(yīng)原理。同時它也是良好的開關(guān)元件，當(dāng)柵源電壓小于閾值電壓時器件截止，反之導(dǎo)通。場效應(yīng)管是通過改變輸入電壓來控制輸出電流的，它是電壓控制器件，不吸收信號源電流，不消耗信號源功率，因此它的輸入阻抗很高，它還具有很好的溫度特性、抗干擾能力強(qiáng)、便于集成等優(yōu)點(diǎn)。 與硅材料相比，ZnO薄膜材料的禁帶寬度大、透明等優(yōu)異的半導(dǎo)體特性，使得ZnO-TFT可能替代a-Si TFT成為平板顯示器件的像素開關(guān)。若使用ZnO-TFT作為有源矩陣驅(qū)動的開關(guān)元件有以下明顯優(yōu)勢： (1) ZnO為寬禁帶半導(dǎo)體材料，可以避免可見光照射對器件性能的影響，保證顯示器的清晰度不受太陽光照的影響； (2) 提高開口率，提高顯示器的亮度，進(jìn)而可以降低功耗； (3) 如果存儲電容也用透明材料制備，制備全透明顯示器件便成為可能； (4) 對襯底要求不高。ZnO薄膜的生長溫度較低，即使室溫條件下也可以生長高質(zhì)量ZnO薄膜，因此襯底可以選擇廉價的玻璃或者柔韌性塑料等，這又是柔性顯示器成為可能； (5) ZnO具有很好的載流子遷移率，使得ZnO-TFT既具有很高的開態(tài)電流，又有效的抑制關(guān)態(tài)電流的增加；研究ZnO-TFT的另一個重要意義在于推動透明電子學(xué)的研究。ZnO-TFT的實(shí)現(xiàn)對透明電子學(xué)來說是一個富有成效的進(jìn)展，具有里程碑的意義，為制造透明電路和系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。

設(shè)計(jì)并成功合成了兩種新型噻唑酰亞胺缺電子受體單元,并在其基礎(chǔ)上得到全受體類型均聚物PDTzTI（圖1a）。單晶XRD分析表明，DTzTI單體中存在S…N非共價鍵相互作用因而平面性較好，單體間的π堆積也非常緊密，非常適合構(gòu)建全受體聚合物。噻唑酰亞胺的強(qiáng)拉電子能力也使得聚合物的前沿軌道能級較低，有利于晶體管中電子注入并提升器件穩(wěn)定性，同時抑制空穴注入和降低器件關(guān)電流。基于PDTzTI的有機(jī)薄膜晶體管器件表現(xiàn)出優(yōu)異的單極性n-型輸運(yùn)性能（圖1b）。晶體管電子遷移率達(dá)到1.6 cm 2  V -1  s -1 ，關(guān)電流僅為10 ?10 -10 ?11 A，因而電流開關(guān)比高達(dá)10 7 -10 8 。該遷移率是全受體均聚物材料中的最高紀(jì)錄，同時在晶體管關(guān)電流和開關(guān)比性能上顯著優(yōu)于常見給體-受體共聚物材料，表明全受體結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)單極性n-型聚合物材料的有效途徑,為新型受體單元和單極性n-型材料的設(shè)計(jì)提供重要參考依據(jù)。