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本方法通過對(duì)粉體進(jìn)入堿溶液后產(chǎn)生的氣體釋放量的測(cè)定，來判斷材料的引氣作用。 粉液反應(yīng)氣體釋放量試驗(yàn)裝置內(nèi)置氣壓及溫度檢測(cè)電路板時(shí)，是由電路板采用電腦USB口供電，USB通訊，設(shè)備上有預(yù)留USB接口。

研究背景 芯片是人類最偉大的發(fā)明之一，也是現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心。小到手機(jī)、電腦、數(shù)碼相機(jī)，大到6G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算均基于芯片技術(shù)的不斷突破。半導(dǎo)體光刻工藝水平的發(fā)展是以芯片為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)的基石，目前半導(dǎo)體光刻的制造工藝幾乎是摩爾定律的物理極限。隨著制造工藝的越來越小，芯片內(nèi)晶體管單元已經(jīng)接近分子尺度，半導(dǎo)體制作工藝的“瓶頸效應(yīng)”越來越明顯。隨著全球化以及科技的高速發(fā)展，急劇增長(zhǎng)的龐大數(shù)據(jù)量要求數(shù)據(jù)處理模型和算法結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級(jí)，帶來的結(jié)果就是對(duì)計(jì)算能力和系統(tǒng)功耗的要求不斷提高。而目前智能電子設(shè)備大多存在傳輸瓶頸、功耗增加以及計(jì)算力瓶頸等現(xiàn)象，已越來越難以滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)計(jì)算力與功耗的需求，因此提高運(yùn)算速度同時(shí)降低運(yùn)算功耗是目前信息工業(yè)界面臨的緊要問題。 如當(dāng)年集成電路開創(chuàng)信息時(shí)代一樣，當(dāng)下已經(jīng)普及的光通信正在成為新革命力量的開路先鋒。與此同時(shí)，光子芯片正在從分立式器件向集成光路演進(jìn)，光子芯片向小型化、集成化的發(fā)展趨勢(shì)已是必然。相對(duì)于電子驅(qū)動(dòng)的集成電路，光子芯片有超高速率，超低功耗等特點(diǎn)，利用光信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取、傳輸、計(jì)算、存儲(chǔ)和顯示的光子芯片，具有非常廣闊的發(fā)展空間和巨大的潛能。 項(xiàng)目功能 本項(xiàng)目瞄準(zhǔn)光通信關(guān)鍵技術(shù)及核心芯片，基于量子阱二極管發(fā)光探測(cè)共存現(xiàn)象，探索關(guān)鍵微納制造技術(shù)，研制出可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)通信、感知功能的一體化光電子芯片。 技術(shù)路線 一、技術(shù)原理及可行性 本項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人王永進(jìn)教授發(fā)現(xiàn)如圖1所示的量子阱二極管發(fā)光探測(cè)共存現(xiàn)象，首次研制出同質(zhì)集成發(fā)射、傳輸、調(diào)制和接收器件的光電子芯片，這些原創(chuàng)工作引起了業(yè)界相關(guān)科研小組地廣泛關(guān)注，化合物半導(dǎo)體同質(zhì)集成光電子芯片成為研究熱點(diǎn)。香港大學(xué)的蔡凱威小組和申請(qǐng)人合作提出濕法刻蝕和激光選擇性剝離技術(shù)，在藍(lán)寶石氮化物晶圓上實(shí)現(xiàn)LED基同質(zhì)集成光電子芯片(Optica 5, 564-569 (2018))。沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué)Ooi教授和美國加州大學(xué)圣巴巴拉分校Nakamura教授小組在藍(lán)寶石氮化物晶圓上，研制出基于氮化物激光器的同質(zhì)集成光電子芯片(Opt. Express 26, A219(2018))。中科院蘇州納米所孫錢小組在硅襯底氮化物晶圓上，研制出基于氮化物激光器的同質(zhì)集成光電子芯片(IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 24, 8200305 (2018))。在NRZ-OOK調(diào)制方式下，InGaN/GaN量子阱二極管可實(shí)現(xiàn)Gbps的光發(fā)射、調(diào)制和探測(cè)速率(Appl. Phys. Express 13, 014001 (2020))。這些工作表明研發(fā)基于光子傳輸?shù)幕衔锇雽?dǎo)體同質(zhì)集成光電子芯片以實(shí)現(xiàn)片上光子通信是可行的。   二、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝流程 本項(xiàng)目提出的同時(shí)通信/感知一體化光電子芯片基于常規(guī)的藍(lán)寶石襯底氮化鎵基多量子阱LED外延片進(jìn)行設(shè)計(jì)，無需特殊定制的外延結(jié)構(gòu)。以典型的2寸氮化鎵基藍(lán)光LED外延片為例，其外延片結(jié)構(gòu)如圖2所示，從下至上依次為藍(lán)寶石襯底、AlGaN緩沖層、未摻雜GaN層、N型GaN層、InGaN/GaN多量子阱層和P型GaN層，通過調(diào)節(jié)InGaN/GaN多量子阱層的參數(shù)（層厚度與In的比例等等）可制備具有不同中心波長(zhǎng)的光源器件。   圖3為本項(xiàng)目所提出的同時(shí)通信/感知一體化光電子芯片結(jié)構(gòu)。在藍(lán)寶石襯底的氮化物晶圓上通過刻蝕和沉積等一系列晶圓級(jí)微納加工技術(shù)，制備出單片集成的InGaN/GaN多量子阱LED和PD。光子芯片的P、N電極可以采用倒裝技術(shù)直接與基板相連，光線從透明的藍(lán)寶石襯底發(fā)出，這樣不僅使得器件具有優(yōu)良的電性能和熱特性而且簡(jiǎn)化了其后期的封裝工藝。 三、技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì) 1、同一塊晶圓上集成LED和PD使得兩者間距離大大縮短，不僅有助于增強(qiáng)PD對(duì)藍(lán)寶石表面反射光線的耦合，提升感知系統(tǒng)性能，而且縮小了器件整體外形，符合集成電子器件小型化、便攜化的發(fā)展趨勢(shì)； 2、單片集成的LED和PD器件相比于傳統(tǒng)異質(zhì)的、分立的LED和PD簡(jiǎn)化了封裝形式和工藝，不再需要對(duì)LED和PD進(jìn)行單獨(dú)的封裝，而且同質(zhì)集成器件的基板也較異質(zhì)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單統(tǒng)一，極大地縮短了集成系統(tǒng)的制作周期； 3、同時(shí)通信/感知一體化光電子芯片采用相同的工藝就可以制作出LED和PD，簡(jiǎn)化了生長(zhǎng)異質(zhì)材料的復(fù)雜性，縮短了器件流片的周期，使用同一工藝就可將LED和PD進(jìn)行批量生產(chǎn)，有效地降低了生產(chǎn)成本。 四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)所在的Peter Grünberg研究中心擁有完整的LED器件制備、光電性能測(cè)試與電學(xué)性能測(cè)試平臺(tái)，并且項(xiàng)目成員積累了豐富的測(cè)試技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，能夠滿足本項(xiàng)目的同時(shí)通信/感知一體化光電子芯片測(cè)試同時(shí)表征光電參數(shù)與電學(xué)參數(shù)的需求。下圖4所示為器件形貌表征圖，從左邊依次是掃描電鏡圖、光鏡圖、原子力顯微鏡圖。   基于通信感知一體化芯片，本項(xiàng)目利用單個(gè)多功能集成器件成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體脈搏的監(jiān)測(cè)功能，如圖5所示。   另外基于通信感知一體化氮化鎵光電子芯片，我們還實(shí)現(xiàn)了照明、成像和探測(cè)功能為一體的LED陣列系統(tǒng)，如圖6所示。該系統(tǒng)可以在點(diǎn)亮照明的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外界光信號(hào)的探測(cè)與感知，通過后端系統(tǒng)處理后，再將信息通過陣列顯示出來，實(shí)現(xiàn)多種功能的集成。 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王永進(jìn)教授是國家自然基金委優(yōu)秀青年項(xiàng)目、國家973項(xiàng)目獲得者，他以第一或通訊作者身份在Light-Sci Appl.等主流學(xué)術(shù)期刊發(fā)表一系列高質(zhì)量研究論文，獲授權(quán)中國發(fā)明專利23項(xiàng)，美國發(fā)明專利2項(xiàng)，被National Science Review、Semiconductor Today等做9次專題報(bào)道，榮獲2019年中國電子學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)（自然科學(xué)）、2019年南京市十大重大原創(chuàng)成果獎(jiǎng)等。

在大尺寸寬禁帶/半導(dǎo)體單晶襯底外延設(shè)備、材料生長(zhǎng)等方面做出了突出的工作。2001年始，研制出國內(nèi)第一臺(tái)用于氮化鎵（GaN）襯底的鹵化物氣相外延（HVPE）系統(tǒng)，研究發(fā)展了獲得高質(zhì)量GaN襯底所需的所有關(guān)鍵技術(shù)并擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在氮化鎵單晶襯底設(shè)備和材料技術(shù)領(lǐng)域已獲授權(quán)國家發(fā)明專利30余項(xiàng)、申請(qǐng)國家發(fā)明專利30余項(xiàng)。在國內(nèi)最早研制出2英寸毫米級(jí)GaN單晶襯底，建成6英寸HVPE系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)7片2吋及4-6吋GaN均勻生長(zhǎng)；研究出創(chuàng)新性的GaN襯底批量制備技術(shù)，即將進(jìn)行高質(zhì)量、低成本GaN襯底的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，為第三代半導(dǎo)體應(yīng)用奠定了材料基礎(chǔ)。

本發(fā)明公開了一種激光輔助低溫生長(zhǎng)氮化物材料的方法及裝備， 該方法將非氮元素的前驅(qū)體蒸汽和活性氮源前驅(qū)體氣體分別輸送到反 應(yīng)腔室內(nèi)溫度為 250 至 800℃的襯底材料處，利用波長(zhǎng)與活性氮源分 子鍵共振波長(zhǎng)相等的激光束作用于活性氮源氣體，使激光能量直接耦 合至活性氮源氣體分子，加速 NH 鍵的斷裂，提供充足的活性氮源， 使非氮元素與活性氮源發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沉積第 III 族氮化物膜層材料， 持續(xù)作用直到沉積物覆蓋整個(gè)襯底

團(tuán)隊(duì)與合作者首次報(bào)道了米級(jí)單晶Cu(111)襯底的制備方法，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了米級(jí)單晶石墨烯的外延生長(zhǎng)（Science. Bulletin 2017, 62, 1074）。與石墨烯不同，六方氮化硼等其它絕大多數(shù)二維材料不具有中心反演對(duì)稱性，其外延生長(zhǎng)普遍存在孿晶晶界問題：旋轉(zhuǎn)180°時(shí)晶格方向發(fā)生改變，外延生長(zhǎng)時(shí)不可避免地出現(xiàn)反向晶疇，而在拼接時(shí)形成缺陷晶界。 開發(fā)合適對(duì)稱性的外延單晶襯底是解決這一科學(xué)難題的關(guān)鍵。研究團(tuán)隊(duì)探索出利用對(duì)稱性破缺的襯底外延非中心反演對(duì)稱二維單晶薄膜的新方

碳?xì)饽z因在同類氣凝膠材料中具有良好的導(dǎo)電性（5～40s/cm），以及高比表面積 而使其成為一種新型的理想電極材料．目前國外的研究集中在將碳?xì)饽z應(yīng)用于超級(jí)電 容器（雙電層電容器）電極、氣體擴(kuò)散電極，燃料電化學(xué)電池的電極、可充電電池電極 等，同濟(jì)大學(xué)在這方面的研究工作也已開展了近十年，取得了一定的成果。 研究的目標(biāo)是用碳?xì)饽z作電極，試制海水淡化原理型裝置，進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的優(yōu)化 研究。本材料是典型的環(huán)保與能源材料，所以有利于保護(hù)環(huán)境與資源綜合利用。研究成 果應(yīng)用于海水淡化、新能源器件等領(lǐng)域。

氣凝膠（Aerogel）是一種具有超高孔隙率的三維納米多孔材料，是目前世界上質(zhì)量最輕、保溫隔熱性能最好、孔隙率最高、比表面積最高的固體材料。其密度極低，在3~500 mg/cm3之間可調(diào)，孔隙率高達(dá)80 %~99.8 %，比表面積可達(dá)1000 m2/g，常溫下的熱導(dǎo)率低至0.015 W/m·K，典型的孔徑尺寸在1~100 nm之間。獨(dú)特的納米多孔結(jié)構(gòu)使氣凝膠具有許多特殊的物理性能，例如低熱導(dǎo)率、低折射率、低聲阻抗、低介電常數(shù)、強(qiáng)吸附性、高催化活性等等。這些優(yōu)異的物理性能使氣凝膠在航空航天、保溫隔熱、高效吸附、隔音、催化和儲(chǔ)能等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 氣凝膠比表面積高、孔隙率高、孔洞又與外界相通，性能穩(wěn)定，因此它是很好的吸附材料，可以用來吸附有害氣體和過濾有機(jī)物，有利于保護(hù)環(huán)境。碳?xì)饽z結(jié)合了碳材料本身的導(dǎo)電特性與氣凝膠材料多孔的結(jié)構(gòu)特性，可以應(yīng)用在海水淡化等領(lǐng)域。 目前技術(shù)采用高比表面積的多孔碳?xì)饽z制成電極，制成海水淡化原理型裝置。通過正反接電壓實(shí)現(xiàn)裝置的連續(xù)脫鹽，提高裝置的脫鹽效率。