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晶圓級二維半導體單晶薄膜外延生長的研究
主流硅基芯片CMOS（互補金屬氧化物半導體）技術正面臨短溝道效應等物理規律和制造成本的限制，需要開發基于新材料和新原理的晶體管技術來延續摩爾定律。高遷移率二維半導體因其超薄的平面結構和獨特的電子學性質，有望成為“后摩爾時代”高性能電子器件和數字集成電路的理想溝道材料，進一步縮小晶體管的尺寸和提高其性能。為滿足集成電路加工工藝和器件成品率對溝道材料的苛刻要求，二維半導體單晶薄膜的大面積制備尤為關鍵與重要。然而，現有二維半導體材料體系（過渡金屬硫族化合物、黑磷等）薄膜制備仍未滿足現實要求，因此亟需實現晶圓級二維半導體單晶薄膜制備技術的突破。 該研究瞄準二維半導體材料的晶圓級單晶制備，率先實現了同時具有高電子遷移率、合適帶隙、環境穩定的二維半導體（硒氧化鉍，Bi2O2Se)單晶晶圓的外延生長。他們基于自主設計搭建的雙溫區化學氣相沉積系統，在商用的鈣鈦礦單晶基底【SrTiO3，LaAlO3，或(La, Sr)(Al,Ta)O3】上，利用Bi2O2Se與鈣鈦礦完美的晶格匹配性及較強的界面相互作用，促使Bi2O2Se晶核同一取向外延并融合生成晶圓級單晶薄膜。Bi2O2Se單晶薄膜在晶圓尺寸上表現出優異的材料和電學均勻性，可被用于批量構筑高性能場效應晶體管。基于晶圓級二維Bi2O2Se單晶薄膜的標準頂柵型場效應晶體管展現了高的室溫表觀遷移率（>150 cm2/V s）、大的電流開關比（>105）和較高的開態電流（45μA/μm）。相關成果發表在Nano Letters (Wafer-Scale Growth of Single-Crystal 2D Semiconductor on Perovskite Oxides for High-Performance Transistors. Nano Lett. 2019, 19, 2148)。
北京大學
2021-04-11
高效率薄膜晶硅納米構架柔性太陽光伏項目
高性價比太陽光伏電池技術，及其低成本規模化開發應用，是我國中長期科技發展規劃中所框定的重點“能源領域”技術突破方向之一。新一代高性能柔性薄膜太陽能電池為豐富光伏器件應用和推廣太陽能建筑一體化提供關鍵基礎，而其實現的核心技術在于制備高品質、穩定且低成本的柔性薄膜材料。本項目在可規模化應用的柔性薄膜襯底上實現低溫晶硅薄膜外延生長、分離轉移、器件優化和先進納米構建框架等一系列核心技術。同時，通過融合和集成先進納米構建體系和材料性能調控，探索新一代高性價比薄膜光伏電池。
南京大學
2021-04-14
借助石墨烯實現Si(100)襯底上單晶GaN薄膜的外延生長
北京大學物理學院寬禁帶半導體研究中心沈波和楊學林課題組與俞大鵬、劉開輝課題組合作，成功實現了Si(100)襯底上單晶GaN薄膜的外延生長，相關工作于2019年7月23日在Advanced Functional Materials上在線刊登 [doi.org/10.1002/adfm.201905056]。 GaN基寬禁帶半導體具有帶隙大、擊穿電場高、飽和電子漂移速度大等優異，能夠滿足現代電子技術對高溫、高頻、高功率等性能的要求，對國家的高技術發展和國防建設具有重要意義。由于缺乏天然的GaN單晶襯底，GaN基半導體材料和器件主要在異質襯底上外延生長。因具有大尺寸、低成本及易于集成等優點，Si襯底上外延GaN成為近年來學術界和產業界高度關注的熱點領域。 目前用于GaN外延生長的Si襯底主要是Si(111)襯底，其表面原子結構為三重排列，可為六方結構的GaN外延提供六重對稱表面。然而，Si(100)襯底是Si集成電路技術的主流襯底，獲得Si(100)襯底上GaN外延薄膜對于實現GaN器件和Si器件的集成至關重要。但Si(100)表面原子為四重對稱，外延生長時無法有效匹配；同時Si(100)表面存在二聚重構體，導致GaN面內同時存在兩種不同取向的晶疇。迄今國際上還未能實現標準Si(100)襯底上單晶GaN薄膜的外延生長。圖 Si(100)襯底上單晶GaN薄膜的外延生長 沈波和楊學林課題組創造性地使用單晶石墨烯作為緩沖層，在Si(100)襯底上實現了單晶GaN薄膜的外延生長，并系統研究了石墨烯上GaN外延的成核機理和外延機制。該突破不僅為GaN器件與Si器件的集成奠定了科學基礎，而且對當前國際上關注的非晶襯底上氮化物半導體外延生長和GaN基柔性器件研制具有重要的指導價值。
北京大學
2021-04-11
一種超級電容器用分級多孔石墨烯材料的制備方法
（專利號：ZL 201310731276.2） 簡介：本發明公開一種超級電容器用分級多孔石墨烯材料的制備方法，屬于炭材料制備技術領域。該方法是以煤瀝青為碳源，過渡金屬形成的納米氧化鋅或者納米三氧化二鐵為模板，氫氧化鉀為活化劑，三者研磨后的混合物轉移至瓷舟中，置于管式爐內在負壓條件下進行加熱，一步法制得超級電容器用分級多孔石墨烯材料。所得分級多孔石墨烯材料的比表面積介于664-1862m2/g之間，總孔容介于0.51-1.60cm3/g之間
安徽工業大學
2021-01-12
一種噴射沉積成形制備大塊非晶合金的方法
霧化噴射沉積成形技術近年來被廣泛用于研究和發展高性能的快速凝固材料。該技術最突出的創新點在于，將液態金屬的霧化和霧化熔滴的沉積自然地結合在一起，是一種短流程快速凝固體材料制備新技術。噴射沉積成形塊體致密件的形成，是在特定條件下的凝固過程。其基本特點是在沉積表面形成一層極薄的液膜，塊體致密件的形成則是這一液膜不斷凝固、推進的過程。在多年研究噴射成形技術的基礎上，楊濱教授及其課題組成員近年利用噴射沉積成形技術成功地制備出了最大直徑為380mm、最大厚度12～13mm的La62Al15.7(Cu, Ni)22.3大塊非晶合金，這是國際上迄今報導的最大尺寸的鑭基非晶合金樣品。DSC測試結果表明，沉積態La62Al15.7(Cu, Ni)22.3非晶合金的過冷液相區寬度DTx和約化玻璃轉變溫度Trg均高于單輥旋轉熔體快淬或銅模鑄造法制備的同成分非晶合金。 已獲得中國發明專利，楊濱，劉宗峰，張勇，張濟山，陳國良，一種噴射沉積成形制備鑭基大塊非晶合金的方法，專利號：ZL200510086239.6。“高熔點高合金化材料快速凝固氣霧化制備技術”，獲中國有色金屬工業科學技術獎一等獎（2003.12）。
北京科技大學
2021-04-11
一種非晶合金零件的快速成形方法
本發明公開了一種非晶合金零件的快速成形方法，包括首先對 電磁成形系統中的電容器充電，然后采用電脈沖放電對非晶合金進行 快速升溫使其溫度升至過冷液態溫度，在溫度達到設定溫度停止電脈 ·549·沖放電，同時使所述電磁成形系統的電容器放電，產生電磁力并驅動 過冷液態的非晶合金變形至模具中，即可實現非晶合金零件的快速成 形。本發明還公開了利用上述方法所制備的非晶合金零件。本發明通 過對熱塑性成形過程中的加熱方式、成形驅動方式
華中科技大學
2021-04-14
一種大塑性非晶基復合材料的制備方法
本發明公開了一種非晶基復合材料的制備方法，其特征在于， 包括：將片狀非晶合金與增韌第二相材料交替層疊后置于夾具中，其 中所述增韌第二相為板狀且上下表面開有陣列通孔的結構；在恒壓或 漸增載荷的條件下，對層疊的非晶合金及多孔板加熱，同時對其實施 超聲振動，非晶合金迅速軟化并被壓入第二相增韌板的孔中，使得非 晶相合金與增韌第二相的界面冶金良好結合，而且成形過程中不會發 生晶化，從而獲得塑形良好的非晶合金復合材料。本發明還公
華中科技大學
2021-04-14
一種基于洛倫茲力的非晶合金成形方法
本發明公開了一種基于洛倫茲力的非晶合金成形方法及裝置， 該方法包括：非晶合金樣件在感應電流的作用下升溫至過冷液態區， 同時在洛倫茲力的驅動下變形至模具冷卻成形；感應電流和洛倫茲力均由成形線圈放電產生，感應電流由設置在成形線圈周圍的導體在成 形線圈放電過程中感應產生，洛倫茲力由放電過程中成形線圈產生的 磁場與非晶合金樣件流過的感應電流共同作用產生，導體與非晶合金 樣件構成感應回路，以使感應電流流過所述非晶合金樣件。非晶合金 樣件的升溫、成形、冷卻過程在數毫秒脈沖放電時間內一次完成，具 有升溫、成形、冷
華中科技大學
2021-04-14
一種制備/成形非晶合金及其復合材料的方法
本發明公開了一種利用選區激光熔化制備非晶合金及其復合材 料零件方法，運用這種方法，可以制備出尺寸較大、形狀復雜、強度 較高、成分均勻、晶化較少的非晶合金及其復合材料零件。該方法具 體包括如下步驟：(1)非晶粉末制備，(2)非晶復合粉末制備，(3)零件模 型準備，(4)基板安裝，(5)氣氛保護，(6)紅光定位，(7)激光加工，(8) 熱處理。本發明將選區激光熔化(Selective-Laser-Melting,SLM)技術運用
華中科技大學
2021-04-14
晶硅太陽電池生產虛擬仿真實訓
晶硅太陽電池生產仿真實訓讓學員以車間技術人員的身份參與整條晶硅太陽電池產線的生產工作。學員可以按標準生產流程操作車間生產設備、檢測生產樣品以及對電池生產進行工藝仿真，從而深刻了解整個太陽電池生產流程以及關鍵工藝參數。
一.1.1. 場景設計
場景由制絨車間、擴散車間、后清洗車間、PECVD鍍膜車間、絲網印刷車間和分選包裝車間六大場景組成。場景素材從多個真實工廠采集而來，高保真還原車間設備與生產流程
場景模型主要包括：潔凈車間、制絨機、自動上下料機、硅片、電子天平、分光光度計、電源柜、水冷機、空壓機、化學液柜、電腦，鍵盤、鼠標、擴散爐、石英舟、插片房、傳遞窗、純水箱、石英舟清洗槽、防毒面具、試驗臺、緩沖墊、防化服、源瓶、氣柜、硅槳、方阻測試儀，萬用表，石墨舟、PECVD鍍膜機、舟車、烘箱、全自動絲網印刷機、網版、刮刀、攪拌機、槳料、夾具、接觸電阻測試儀、燒結爐、IV分選儀、硅片盒、五格花藍等...
一.1.2. 互動設計
第一人稱視角控制主角場景漫游，學員可以在三維空間中自由活動和觀察場景中的物體。
拾取物體操作采用3D空間實際抓取的方式，沒有采用一般游戲中的背包欄方式，而當需要同時拾取多個物體時則提供3維工具用于裝放，采取這種方式會更加接近現實，使學員更真實的體驗實際工具的存放及使用的技巧。
各生產車間按照真實生產流程設計實訓生產任務，完成當前任務后才能進入下一個任務，每個任務記錄完成時間以及工藝仿真結果
縮略地圖實時顯示角色位置與任務點位置
第一人稱視角與特寫觀察視角無縫平滑撤換
機器與設置仿真控制，通過機器控制面板設置工藝參數，控制啟動生產，檢測生產結果
表單填寫與作業報告生成
使用儀器與設備檢測生產樣品
操作規程與關鍵知識點主動提示學習
原理動畫演示
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2025-06-02