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[成果] 1700520388 北京
TN3 应用技术 电子器件制造 公布年份:2018
成果简介:该项目的主要完成人重点围绕宽禁带半导体、二维半导体的能带结构和器件输运性能,系统地研究了几类重要半导体的掺杂机制和性能预测,这些工作对于半导体掺杂技术的发展具有重要的科学价值。该项目主要原创性的成果包括:提出利用钼碳共掺的方法可以大幅提高TiO2光催化效率,已经被相关实验所证实;系统研究了“d0-铁磁性”材料的物理机制,为制备非磁性掺杂自旋器件提供了一种全新的思路;系统研究了纳米器件中施主和受主杂质的掺杂特征,提出了解决纳米材料中掺杂瓶颈问题的方法;报道了一系列在新型二维半导体材料中出现的新奇物理现象和掺杂机理。项目成果被欧美等知名学者(包括诺贝尔奖获得者、美国/欧洲科学院院士等)作为领域重要进展写入专著或综述论文,提出多项理论预测被国际一流实验所证实,首次提出多项概念和方法被国际知名学者所采用。8篇代表性论文SCI他引1490次,其中5篇入选ESI高被引论文榜,获授权国家发明专利6项,部分工作被《自然》(亚洲材料)选为“亮点论文”,两篇论文入选“2009年中国最有影响的百篇国际学术论文”。这些工作对半导体掺杂理论的发展,对于新一代纳米器件和第三代半导体器件的结构设计以及性能预测起到重要的指导作用。
[成果] 1700520193 四川
TN3 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:全球75%以上的电能需经功率半导体变换后才能供设备使用。功率半导体始终是电能变换的心脏,是智慧电能管理的核心,更是节能减排和中国制造2025的关键和基础器件。功率高压MOS应用极广,占据功率半导体分立器件市场最大份额,以其为核心的功率高压集成电路更占据功率半导体市场的半壁江山。兼具高耐压和低功耗是功率高压MOS的永恒追求,但常规结构比导通电阻Ron,sp和耐压VB受限于“硅极限”Ron,sp∝VB2.5,使比导通电阻随器件耐压以2.5次方关系指数增加,器件功耗剧增,电能转换效率降低,其中的重大科学问题和技术复杂度给行业提出了巨大挑战,欧、美、日等功率半导体强国对此开展了持续研究,核心技术对中国严密封锁。在国家重大科技项目和企业合作项目推动下,积十余载创新研究,该项目团队在功率高压MOS器件领域提出一项理论、一项关键技术和两类新结构,创建了三个量产先进工艺平台,构建了完全自主知识产权的创新体系,推动了中国功率半导体行业进步。主要创新点如下:(一)提出功率高压MOS器件电荷平衡新理论,突破现有关系,创立Ron,sp∝V<,B>1.03。揭示电荷场调制机理,解决多维复杂场解析难题;提出全域优化法,获得最低Ron,sp及精确设计公式;理论具有普适性,处于国际领先水平。(二)独创功率高压MOS衬底终端技术,攻克功率高压MOS集成耐压瓶颈。基于上述理论,创造性地将衬底电荷引入终端表面,实现新的电荷平衡以降低曲率效应,突破功率高压MOS集成耐压设计瓶颈。该技术兼具耐压高、面积小和工艺兼容等特点,使之成为BCD多模集成工艺技术核心。(三)发明两类低功耗器件新结构,性能国际先进,部分产品国际领先。发明横向表面低阻和纵向低损耗两类器件新结构,研制出国际最高V<,B>为800V横向超结高压MOS器件;表面低阻型器件RRon,sp国际领先;研制出中国第一只超结功率高压MOS产品,实现中国功率高压MOS从平面型到超结的跨代发展。(四)创建三个国际一流量产工艺平台,促进中国制造2025。产学研用优势集成,实现“一流设计+一流制造”。建成全球首个8英寸功率超结MOS代工平台、超低RRon,sp700V BCD量产平台和国内首个高压SOI量产平台。为全球230余家企业提供芯片制造服务,产品用于苹果、三星、华为、海尔等著名品牌,奠定功率半导体中国“智”造战略性产业基石。(五)推动中国功率半导体行业进步,创立高端功率半导体中国品牌。该项目极大提升了中国功率高端芯片国际竞争力,促进中国功率半导体产业崛起。仅平台量产的LED照明驱动芯片,累计销售50亿颗,用于Philips、GE等全球200余客户,市场占有率全球第一,实现从分立式到单芯片跨代发展。该项目申请发明专利140项,其中授权美国专利4项、中国发明专利67项;发表论文138篇,其中SCI收录71篇;近三年直接经济效益30.79亿元,取得很好的经济和社会效益;团队已培养博士、硕士500余名;完成单位已成为功率半导体领域国内一流、国际强队;该项目获2016年四川省科技进步一等奖。
[成果] 1700520194 陕西
TN2 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:高功率半导体激光器作为核心光电器件支撑了多个高科技产业的发展,是发达国家竞争的战略制高点,美、德、日等国将其列为国家重点研发计划投入巨大。该项目实施前,中国未突破高功率半导体激光器的核心封装技术,封装装备相对落后,研制的半导体激光器在高电流密度和温度梯度、瞬态高热流密度和高速循环热应变等条件下性能低和可靠性差,难以实际应用。该项目系统开展了高功率半导体激光器封装基础科学问题的研究,突破了封装技术和工艺的瓶颈,开发了关键封装和测试装备,形成了自主知识产权的高功率半导体激光器封装技术,实现规模化生产。主要科技创新:1.突破了高电流密度(3000A/cm2)和温度梯度(1100K/cm)的高功率半导体激光器无铟化键合技术和扩散阻碍层制备技术,有效改善了电迁移和电热迁移、循环热变和热疲劳等因素引起的器件失效,提高了器件寿命(500W无铟化半导体激光器寿命大于109shots)、环境适应性和储存时间(从两三年提高到25年)。2.突破了3500J/cm2·s瞬态高热流密度下的热管理技术、无缺陷键合技术和材料表面处理与薄膜工艺技术,大幅提高了器件的性能。研制出国际上质量最轻(2.3g)的传导冷却半导体激光器叠阵,峰值功率达1500W(25℃)和900W(80℃);研制出功率达900W(QCW)和320W(CW)单巴微通道半导体激光器,产业化产品单巴功率达600W(QCW)和200W(CW)。研制出峰值功率135kW的面阵,使中国成为继美国和德国后第三个能制备百千瓦级面阵的国家。3.研究了半导体激光器热应力演化、“smile”和光谱展宽产生机理,提出了热应力管理技术,降低了巴条的“smile”和叠阵及面阵的光谱展宽,使巴条“smile”小于1μm,叠阵和面阵光谱宽度均小于3nm,大幅提高了泵浦效率。4.提出了高功率半导体激光器性能测试、诊断和解决方案,提出表征高功率半导体激光器空间偏振和空间光束轮廓的方法,并研制了相应的测试装置。建立了三维远场强度表征系统,为揭示器件失效机理和提高性能提供了保障。完成单位在国内率先以“产、学、研”模式进行了成果的产业化,年产能达50万支。国内市场占有率达30%,基于巴条的产品综合实力国际前三,打破长期依赖进口的局面。近三年完成单位经济效益3.62亿元,其中海外销售额达到2786万美元,利润5192.39万元。4项成果通过陕西省科技成果鉴定,国内发明专利已授权20项,美国、日本等国家发明专利已授权3项。项目组获得陕西省科学技术一等奖,主持制定了《半导体激光器总规范》和《半导体激光器测试方法》两项国家标准,在美国Springer出版社出版了国际第一部关于高功率半导体激光器封装的专著《Packaging of High Power Semiconductor Lasers》,发表论文120篇,特邀参加国际学术交流会20余次。
[成果] 1700520211 河南
TN3 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:信息网络技术是衡量一个国家综合实力和国际竞争力的重要标志,其中光电子芯片在整个信息网络中处于无可替代的重要地位。平面光波回路(PLC)光分路器芯片和阵列波导光栅(AWG)芯片是支撑信息网络建设的核心光电子芯片之一,光分路器可实现居民小区内高速光信号分支和分配,AWG可实现主干网和城域网多个波长光信号的合波或分波,可充分利用光纤的带宽提高网络通信容量。由于光分路器芯片功率分配不易控制、AWG芯片输出谱平坦度差、波长随温度漂移及产业化平台薄弱等难题,在中国宽带光网络建设初期,每年所需上千万个芯片全部从韩国、日本及以色列进口。在国家“973”、“863”计划及发改委资助下,项目团队经过十多年刻苦钻研,在光分路器芯片及AWG芯片设计、工艺及产业化等方面取得重大突破,实现了宽带网络核心光分路器芯片及AWG芯片的全面国产化,打破国外垄断,其中光分路器芯片更是占全球50%市场份额。取得的主要创新点如下:1.提出光分路器新结构,实现了结构紧凑和任意分光比:首次提出了三分支和Y分支树型级联形成光分路器新结构,减少了级联级数,使传统1×5芯片长度减小2mm,实现了任意分光比光分路器,增加了光纤到户组网灵活性。2.提出降低光分路器插损的新方法:首次发现Y分支插损随窄波导长度周期性振荡规律,解决了光分路器大角度倾斜分光均匀性差及复杂模场高换转损耗等难题,使典型1×8光分路器插损降低0.3dB,通道均匀性提高0.25dB,使接入网中光功率损耗降低6.7%。3.提出提高AWG性能的新方法:国际上率先通过修正传统AWG的输出罗兰圆结构,解决了AWG输出谱边缘通道响应峰偏斜及损耗增大的难题,使通带内平坦度小于0.5dB,损耗均匀性小于1dB,大幅降低了传输网中AWG不同波长光,功率波动对系统的影响。4.提出AWG新型切割及封装新方法:首次提出了AWG芯片曲线切割技术,使晶圆上芯片数量增加一倍。通过使用合适硬度的粘结剂及局部粘结曲线形AWG芯片封装新方法,解决了应力导致曲线切割AWG芯片易于变形和波长漂移的关键技术难题,实现了低成本、高性能有热AWG模块封装。5.建成国际上规模最大的光分路器芯片及AWG芯片产业化平台:自主开发了光分路器芯片及AWG芯片工艺技术,结合国内IC设备供应商,在二氧化硅厚膜材料生长、深刻蚀及低应力处理等关键工艺和设备方面取得重大突破,生产效率提高45%,生产成本降低30%,年产芯片达4000万个。该项目获国家发明专利17项,国内通信行业标准2项,发表论文100余篇。光分路器及AWG产品近三年新增销售9.36亿元,新增利润0.96亿元,推广应用企业烽火通信、亨通光网等新增销售53.9亿元,新增利润4.3亿元。在大幅提升光分路器性能的同时,迫使国际芯片价格下降了90%,为中国宽带建设“提速降费”及信息安全提供了保障,为光纤通信事业做出了重要贡献。
[成果] 1800120600 吉林
TN2 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:光栅是一种具有纳米精密周期性微结构的精密光学元件,一般常用的光栅是在玻璃材料表面制作出大量平行线条。最早的光栅是1821年由德国科学家J.Fraunhofer用细金属丝密排绕在两平行的细螺丝上制成的,因形如栅栏,故名“光栅”。光栅除在各类光谱仪器中担当“芯片”角色外,还在天文学、激光器、光通讯、信息存储、新能源等诸多领域具有重要应用。所谓高端全息光栅,其“高”在五个方面,即衍射效率高(95%)、杂散光水平高(10-6)、衍射波前高、刻线密度高(头发丝的1/500)、深宽比高(深宽比40:1),实现五者之一,制作难度便呈几何级数增大。长春光机所承担的“高端全息光栅研发”专项,涉及到的11种全息光栅每种至少占一“高”,而像大口径高衍射效率平面光栅具有三“高”,高分辨率罗兰光栅具有两“高”。即便是具备80年光栅研发经验的Horiba Jobin-Yvon公司也是通过近20年的积累才逐步完善其产品库,且有些类型的光栅质量尚达不到需求。长春光机所“高端全息光栅研发”专项项目组夜以继日、砥砺前行,克服了指标要求高、关键技术难、学科交叉多、任务工作量大等一系列困难,在短短5年的研发周期内建立并完善了高端全息光栅制造及检测装备,全面提高了高端全息光栅的工艺技术,研制出国际先进的11种高端全息光栅,同时,联合国内优势企业应用新光栅开发出6种新型光谱仪器。(1)研制出大口径匀胶机、大口径曝光系统、曲面光栅离子束刻蚀机、大口径反应离子刻蚀机、衍射波前测试仪、衍射光栅杂散光测试仪,形成了集光栅设计、制造及检验于一体的开发平台。(2)研制出11种高端全息光栅母版,解决了高端全息光栅制造工艺技术及装备的共性基础问题,全面提升了我国光栅制造能力。(3)在我国光谱分析仪器行业的6家领军企业进行应用示范及产业化推广,自主研发出低杂散光紫外可见光谱仪、新型火花直读光谱仪、高速单道扫描电感耦合等离子体发射光谱仪、双光束紫外-可见分光光度计、医用成像光谱仪、极紫外-软X射线双光栅单色器等六种高端光盘分析仪器。(4)立项之初,项目组拟研发的大口径高衍射效率光栅已研制完成,装备我国首颗空间二氧化碳观测科学实验卫星,于2016年年内发射,使我国成为继美国、欧洲之后拥有该类实验卫星的国家。
[成果] 1700520095 湖北
TN3 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:信息、电子等产业的快速发展离不开核心元器件的高性能和小型化,材料的进步是实现这一目标的决定因素。陶瓷热敏元件是电子电路过载保护和温度传感的必要元器件,提高耐电压、小型化和片式化是重点需求和发展瓶颈,需要开发高性能微纳晶热敏陶瓷材料及新型元器件制备技术来突破。其中片式热敏元件釆用微纳晶陶瓷与内电极交叠多层结构,是国际公认最难制备的高端元器件之一,中国长期依赖进口,亟待自主研发和产业化。关键难题有:难以制备适用于生产半导体热敏陶瓷的分子级掺杂纳米粉体;热敏陶瓷材料微纳晶尺度下难以实现低电阻率和高热敏效应;贱金属欧姆电极材料难以满足片式热敏元件制备要求;采用传统工艺难以制备性能优良的多层片式热敏元件。同时为实现批量生产,必须开发和建立先进的装备和系统,推动相关行业发展,打破国际限制和垄断。在国家多项重大科技计划支持下,通过十余年产学研结合攻关,在理论研究的基础上,在国内率先开发出粉体材料、陶瓷材料、电极材料和元件制备全套技术。主要创新如下:1、发明了高分子网络法等元素掺杂精准控制技术,攻克了传统固相法和液相法无法实现微量元素分子级均匀掺杂及容易导致材料化学计量比失配的技术难题,开发出热敏陶瓷用平均粒径50~100nm的纳米粉体制备技术和生产装备。2、建立了热敏陶瓷材料半导化尺寸效应及其与施受主杂质含量的关系模型,提出多位施主掺杂改性方法,开发了可精确控制晶粒尺寸和瓷体密度的热敏陶瓷两步烧结技术,将平均晶粒尺寸从10μm降低到2μm以下,且电阻率低于10Ωcm。3、提出亚微米贱金属粉末对纳米银离子强吸附机制,发明了纳米银粒子包覆贱金属微粉电极浆料技术,抗氧化温度达900℃以上,解决了还原再氧化工艺下电极与瓷体共烧匹配难题,成功用于生产片式热敏元件,开发出镍、铝、铜基等多种贱金属电极材料与规模化生产技术。4、发明了环境友好的水基流延和水基凝胶注模生坯制备方法,有机物含量下降了80%;提出了基于还原再氧化的共烧技术和先烧后叠技术,生产出0.2~1000Ω系列片式热敏元件,新型元件耐电压提高2倍以上,耐雷电冲击从1500Vp-p提高到4200Vp-p;研制出热敏材料零功率阻温和电压效应自动化测试系统,建立了规模生产质量控制体系和年产能达12亿只的生产线。发表SCI论文121篇,被美德韩等国内外学者多次引用,应美国宾州大学邀请参编并出版《Encyclopedia of Sensore》;授权发明专利31项,其中美国专利2项,建立企业标准2项,相关国家项目通过科技部或国家发改委验收,成果通过中国电子学会组织该行业院士和知名专家进行的技术鉴定;在深圳顺络等9家企业实现产业化,近3年新增销售收入13.31亿元、利润2.154亿元,产品销售到华为、中兴、韩国三星、曰本松下、德国Bosch、美国GE等众多国内外知名企业,打破了国外垄断,推动了行业技术进步;测试系统已在国内60余家企业和高校得到了应用。相关理论成果、材料、片式元件与测试技术分别获省部级一等奖4项。
[成果] 1800120436 江苏
TN3 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:记录在光热敏折变玻璃(Photo-Thermo-Refractive,PTR)的体光栅由于衍射效率高、布拉格选择特性好以及激光损伤阈值高等特点,满足未来先进光束分析分离与控制技术高效、紧凑、稳定和低成本的要求,成为激光器行业、精密制造行业和国防工业的核心关键部件,是国内外先进光学材料和先进功能光学器件领域的热点之一。主要研究内容:项目结合材料学、物理学与信息科学,研制高效高损伤阈值体光栅。从科学层面解决光热敏折变玻璃组分的设计及优化、条纹质量对体光栅衍射特性的影响以及光热敏折变玻璃的光敏析晶机理等问题;从技术层面掌握高均匀性、高可重复性的玻璃材料制备工艺,固化满足高效高损伤阈值要求的体光栅写入与热定影工艺,建立体光栅的设计体系并研发基于体光栅的先进激光技术;从工程与产业化层面研制具有一定批量生产能力的光热敏折变玻璃和体光栅的制备、测试系统,开展体光栅与先进激光系统的集成化应用研究,开发工程样机。主要研究内容包括:(1)光热敏折变玻璃的设计与制备。(2)基于光热敏折变玻璃的体光栅制备。(3)体光栅设计与应用。(4)体光栅与科学仪器的工业化集成。
[成果] 1800120467 北京
TN3 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:由清华大学牵头,联合电子科技大学、浙江大学、中国科学院半导体研究所等国内电子材料、信息器件设计与制备等研究领域的优势团队,针对可延展柔性无机光子/电子集成器件,深入开展可延展柔性化设计理论、基础材料形变机理、功能单元构筑技术、大规模转印制备与集成、性能评价体系等方面研究,突破传统无机半导体器件刚性的瓶颈,实现高性能与可变形两大优点的统一结合,并与健康医疗紧密结合,试图解决重大慢性疾病的长期随体医学信息获取、监测与传输的难题。该项目的特色是多学科的深度交叉,产生了新的学科增长点,形成了一批具有自主知识产权的柔性器件,并初步实现了从科学前沿研究到成果产业转化的全链条发展模式。主要阶段性成果:(1)提出了可延展柔性无机光子/电子器件的三维螺旋互联导线设计和核/壳应变隔离的新理论,实现应变隔离并对器件延伸率提高两个数量级。(2)基于可交换化学键的网络拓扑结构机理,发展了具有多种形状记忆功能的高分子材料,通过温度的调控实现多个形状之间的转换。(3)通过在光电薄膜材料中引入空间上连续周期性变化的应变,实现了对能带带隙的双向连续调控,并利用转印技术制备出具有可延展柔性的砷化镓纳米条带。(4)转印是可延展柔性无机集成电子器件必不可少的制备过程,通过形状记忆高分子材料进行转印印章表面的性能调控,通过在表面设计微结构来调控印章表面与单元之间的粘附,提高对脱粘控制的效率和成功率。(5)研制了超薄类皮肤血氧光电传感器。(6)利用液体转印方法成功将纳米金薄膜与具有微纳米多孔结构的衬底薄膜集成,实现器件防水透气特性,该器件可以长时间对基础体温进行监测。
[成果] 1800120186 江苏
TN2 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:研制基于光纤等材料体系的纳米线光波导的各类新型超小尺度的量子信息处理器件、集成子系统等,实现光子产生、信息存储调控以及可调谐化集成化等,探索相关的物理机制。发展成熟了纳米线光波导的制备工艺和不同材料结构的光纤纳米线组装连接工艺。结合二维材料等新型材料,优化各种微纳加工技术,系统制备和发展了小型集成化的关键性量子信息处理固态器件,包括无源和有源的多光子分光器、Saganc反射器、光栅、谐振腔、偏振控制器件、激光器、纠缠光子源、放大器、调制器和探测器等,并且实现了偏振功能的集成化。理论上系统研究了纳米线光波导器件中表面等离激元、非线性光学克尔、超强耦合、光机械效应等对于器件性能的影响,利用光机械效应等实现了器件内部的全光调控,发现了有效的多声子激发。
[成果] 1800120162 北京
TN2 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:光通信用的半导体激光器总体朝着更低成本、更低功耗、更高输出功率、更高调制速率及更宽波长调谐范围等方向发展。该项目面向国家信息技术领域对战略性高端光电子材料和器件的迫切需求,以实现低能耗、高带宽的接入网/传输网、光互连及空间通信应用的高性能低维半导体异质结构材料和激光光源为目标,最终实现基于低维半导体异质结构材料的高性能半导体激光光源。
[成果] 1800120177 北京
TN3 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:构筑任何一个单分子器件的基本思路是将单个分子镶嵌在两个电极之间,形成“电极-分子-电极”的纳米连接(单分子裂结器件)。国际上通常是利用金属作为电极来实现这种连接,从而形成“金属电极-分子-金属电极”的连接器件。可以采用两个方法来实现:①采用扫描隧道显微镜(STM)或导电原子力显微镜(CP-AFM)构筑模型器件;②采用纳米间隙的电极对来构建原理性的连接器件。中国已经具备开展单分子电子器件研究的坚实基础,形成了在国际上有重要影响力的实验和理论研究队伍,在功能分子材料、单分子器件制备方法和功能单分子电子器件等方面取得了一系列原创性成果。在此即将获得突破的背景下,该项目汇聚国内主要实验和理论力量,以发展材料在单分子水平上综合物性的原位高灵敏测量技术和制备高性能单分子元件为目标,建立单分子综合物性原位高灵敏测试的可靠平台,提升单分子输运性能及其调控的研究手段和水平。主要研究内容:研究沿着从“功能分子à理论模型à实际器件”这一研究思路,主要研究内容:首先发展高稳定单分子器件构筑方法学,特别是碳基单分子器件和单分子裂结器件,以满足后续器件的功能化和集成。在该基础上,发展单分子器件的综合物性测量技术,并与第一原理新方法相结合,实现光电磁等外场对单分子新奇效应的调控。基于上述工作基础以及微电子器件的基本元器件,借助功能导向的分子工程学,开发实用且高性能的分子电子器件,并实现高密度器件阵列的演示,如图所示。(1)碳基单分子器件的精准制备关键技术的建立。发展制备原子级可控石墨烯纳米电极的方法,利用电极与分子间不同界面,探索异质界面可能引起的新奇量子现象,研究分子材料的本征载流子输运性能和光电转换功能。(2)单分子原位高时间分辨率动力学的研究。结合锁相放大器和高性能示波器发展低噪音、具有纳秒级时间分辨率的电学实时检测技术,研究有机基元反应及超分子组装的动力学过程,揭示和发现反应及超分子组装的内在新机制;揭示生命现象的本征规律,为准确的分子诊断和个性化治疗发展新的可靠途径,为疾病的早期预防、早期诊断和治疗发展关键性技术。(3)单分子电学测量和拉曼光谱的联用表征技术的发展。发展结合微纳加工和电化学沉积的机械可控裂结芯片制备技术,并探索基于二维材料电极的单分子异质结的原位拉曼光谱表征方法。(4)高性能单分子电子器件的研制。沿着“功能分子设计合成→单分子与电极的精准结合→单分子器件电输运性能测试及多场耦合调控”这一思路,重点研究单分子器件在电输运过程中的开关/整流效应、量子干涉、自旋涨落等单分子尺度独特现象,发展电学性能优于传统器件的分子晶体管、分子整流器、分子级自旋元件等一系列新型单分子器件。(5)单分子器件的新理论和新模型。通过对相关理论计算模拟方法的发展和完善,针对单分子自身特性,分子与电极间的耦合以及外场和外部环境对分子影响的系统性考察和研究,探索单分子尺度下可能产生的新奇物理化学现象,建立单分子器件新的理论模型。(6)1000个单分子器件集成的演示。结合CVD生长石墨烯技术和光刻技术,发展基于碳基电极的单分子器件图案化设计和集成策略,探索与硅基芯片兼容的碳基纳米间隙批量加工技术,初步实现1000个单分子器件集成演示。
[成果] 1700510302 河南
TN1 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:该项目主要解决现有裸眼3D图像显示分辨率低、成本高、幅面小、不能标准化生产的共性技术难题。以提高观看者裸眼3D体验的舒适度和保障裸眼3D显示产品标准化应用,项目技术的应用使裸眼3D显示分辨率高,色彩还原度好,极大降低和避免视觉眩晕感觉。可以实现3D/2D模式自由切换,提供更好的用户体验。该项目技术的实现将在裸眼3D显示行业的竞争中确立核心优势和良好的市场占有率,真正让3D改变人类视觉生活习惯。主要科技创新:该项目为显示方案商和生产厂家提供高品质的裸眼3D显示核心材料,配合三阳公司的裸眼3D合成播放系统、全贴合生产工艺技术,形成了“显示+内容+应用”的完整裸眼3D生态系统,为裸眼3D显示产品的商业化和规模化起到了决定性作用。取得的主要科技创新如下:科技创新点1:冷压式光栅生产技术和生产方法,主要研究和提高现有光栅生产质量和标准化程度,解决传统热成型工艺生产的光栅与设计数据存在较大公差的问题,通过该冷压工艺可大大提高裸眼3D显示材料精度。科技创新点2:裸眼3D显示材料模具横向刻制方法,解决现有技术和设备不能生产65寸以上裸眼3D显示材料的共性技术难题。科技创新点3:微透镜柱镜光栅设计技术,主要研究液晶显示全像素(RGB)分割为(R、G、B)三个子像素的图像显示算法和通过柱镜光栅经折射后显示的分割方法设计技术,以提高现有裸眼3D显示图像分辨率低,且不能应用于手机、平板电脑等小屏幕裸眼3D显示的技术难题。科技创新点4:独特的光学设计方法,设计出抗过度、抗干扰光栅材料和双透镜平面光栅材料,主要研究克服了因观看裸眼3D图像时的角度盲区给观看者带来的眼睛疲劳和不舒服现象。同时解决了像与像间的串扰,出现图像重影问题。并大大提高了产品质量,降低了废品率,节约了成本。科技创新点5:液晶显示背光整平技术,主要改善了因为液晶屏平整度不一照成的局部聚焦差和过渡不一致的问题。项目知识产权情况:该项目已申请发明专利3项,实用新型专利8项,非专利成果3项,软件著作权2项。已授权发明专利1项,实用新型专利4项,软件著作权2项,非专利成果1项。所有专利和非专利成果已全部应用于产品。项目经济指标:2017年将向手机方案商和生产厂家提供10万套裸眼3D手机光栅零部件,广告及展示机核心光栅材料1万片,产值约2200万元。2018年将提供50万套手机核心光栅零部件、广告及展示机3万片,产值约8200万。预计该项目未来三年将为公司取得2.6亿元产值和4000万元以上净利润。三阳公司经过多年的持续研发,将在裸眼3D显示行业的竞争中确立核心优势和良好的市场占有率,真正让3D改变人类视觉生活习惯。项目的应用推广及效益情况:该项目已上市产品有28寸、50寸、55寸、65寸4款裸眼3D商用电视、广告机产品。SY551、SY552、SY5533款裸眼3D手机、7寸、8寸2款款裸眼3D平板电脑,公司现已为深圳17家手机方案商和生产厂家提供核心光栅材料生产裸眼3D手机3万部,提供广告机核心光栅材料9000片。近三年新增销售额4290万元,新增利润350万元,推广应用企业新增销售额3730万元,新增利润639.6万元。
[成果] 1800120228 北京
TN2 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:激光显示能够实现大色域、双高清(几何、颜色)视频图像显示,被称为“人类视觉史上的革命”,是国际显示领域的研究热点和发展方向,而红绿蓝三基色半导体激光器(LD)是激光显示系统的核心器件。该项目面向激光显示应用,对红绿蓝三基色半导体激光器(LD)关键材料与技术基础开展研究,以“三基色LD材料突破”为重点,对LD材料生长、器件设计、器件制备进行研究,解决其关键科学和技术问题,为激光器的共性关键技术突破和工程化奠定理论和材料基础。预期经过5年努力,在InGaP基红光、GaN基蓝光和绿光激光器的关键材料等技术研究方面取得一批具有国际先进或领先水平的创新研究成果,为高性能InGaP基红光、GaN基蓝光和绿光激光器的研制提供理论指导,提升中国半导体激光器的研究水平;同时发展具有独立自主知识产权的核心技术,解决三基色LD光源的关键材料与技术基础问题,为激光显示的光源发展提供理论支撑。
[成果] 1700680171 福建
TN8 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:液晶显示器是主流显示技术,带动背光模组及其相关零组件的需求持续成长。该项目在国家“863”计划项目等支持下,经过十五年产学研用一体化联合攻关,突破背光模组低功耗、背光动态调光、显示图像增强处理三大核心环节关键技术瓶颈,开发了薄型化低功耗动态调光的LED背光技术、子行驱动图像增强显示技术,形成了一系列自主知识产权、具有国际领先水平的高性能液晶显示模组集成技术与产品。主要创新如下:突破薄型化低功耗动态调光LED背光的关键技术:通过光学仿真设计侧入式背光模组的自由曲面光耦合模块,实现LED背光模组的薄型化设计。采用多路脉宽调制功率动态均衡方法,设置多路随机数资源分配单元,通过调制有行能量分布统计单元和随机数发生单元,随机产生多路数分配,降低LED的行驱动、列固定脉宽驱动和列动态脉宽驱动。并在每个LED的列驱动电极上增加反馈控制电源管理模块,产生相应的校正信号,再调节各LED的工作电压,实现对LED背光模组区域亮度的动态调光,提高LED的发光能效,降低功耗。首次提出新型多基色子行驱动图像增强显示技术:在图像细节显示的过程中,基于图像的视点绘制得到的视点中无法包含视点的所有像素信息,将会出现空洞区域,空洞填补是视点绘制的重要步骤。基于子行驱动的低灰阶增强技术是将每行字节图像分割成若干个子行数据,特别针对低权重的子行数据进行增强补偿处理,这样最大限度地保证原有图像保真度,图像低灰度细节性能提升明显。开发了多屏传输互联互控技术:以新型抗氧化导电膜为核心材料,进行低成本、高性能电容式多点触摸屏的研究;设计具有互联互控功能的反向控制传输系统,通过核心处理器解析来自人机交互接口信息,转换成移动高清连接接口(MHL)协议规范,通过运用基于LZW压缩算法的编解码算法,制定一种具备向下兼容、用于移动互联显示终端的通信协议,达到在低速率总线上实时传递数据,并具备较低的硬件资源占有率。发明了用于柱透镜光栅立体显示的平整性检测方法,集成组装高性能柱透镜光栅立体显示器:建立柱透镜光栅曲面三维模型、平整性实现和检测的技术方案,计算串扰立体图像区域的面积,完善柱透镜的平整度指标;以玻璃为材质制作高透光率柱透镜光栅,建立柱透镜光栅、显示屏和观看距离之间的几何关系,实现柱透镜光栅与显示屏精密贴合,结合视差图像获取与合成技术,集成组装高性能柱透镜光栅立体显示器。项目获授权欧洲专利1项、中国发明专利17项、实用新型1项;参与制定国家标准和行业标准2项;出版译著1部,发表论文22篇,其中SCI、EI论文10篇。相关成果用于显示器、平板电脑和移动互联互控显示器等,在液晶显示领域达到国际领先水平。
[成果] 1700241227 广西
TN1 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:新型发光玻璃陶瓷在固态照明、彩色显示、温度传感、荧光示踪系统等重大军、民用领域都有极为重要的应用,是一类对国家能源战略和国民经济可持续发展具有重大意义的新一代高新技术材料。占主导地位的商业化白光LED产品是由发蓝光(~460nm)的GaN芯片与发黄光的YAG:Ce<'3+>荧光粉配合组装而成。由于缺少红光区域的光谱,该类白光LED存在显色指数不高、发光效率较低及发光性能不稳定等难以解决的问题。而使用紫光或近紫外光芯片激发三基色或单一基质荧光粉能够实现LED白光输出,并使显色指数、发光效率和发光性能有所提高,但这种封装工艺较复杂,成本较高。尤其是对大功率白光LED而言,涂覆的荧光粉紧贴芯片发热造成芯片温升及光散射作用将导致荧光粉性能劣化和光色参数衰变;同时涂覆荧光粉的环氧树脂老化问题一直难以得到很好解决,这极大地影响LED 发光效率及使用寿命。近年来,发光玻璃陶瓷(又称微晶玻璃)集无机玻璃物质的光色均匀、易制备加工和粉体材料的高发光强度和高转换效率于一体,成为新型白光LED基质材料研究的热点。该项成果来源于广西自然科学基金重点项目“白光LED 用玻璃陶瓷制备、性能调控与发光机理研究”,基于广西特色资源(稀土、氧化锌、氧化锰等),针对传统发光材料封装的白光LED显色指数不高、发光效率较低和发光性能不稳定等关键问题,采用熔融-可控析晶技术制备白光LED用新型发光磷酸盐玻璃陶瓷材料。探讨了玻璃组成对磷酸盐玻璃热稳定性、玻璃形成能力和析晶动力学的影响;弄清了单个稀土离子在磷酸盐玻璃及玻璃陶瓷中的光谱特性和显色情况;研究了双掺离子种类和浓度对磷酸盐玻璃发光性能的影响及其离子间的能量转换机理;探索了三掺离子种类和浓度在磷酸盐玻璃中的发光特性、荧光寿命、色坐标与色温及其能量转换机制;阐明了三掺离子和热处理工艺对磷酸盐玻璃陶瓷的相组成和发光性能的影响。获得几种综合性能优异的白光LED用新型发光玻璃及玻璃陶瓷材料,阐明了离子间的能量传递机理及发光机制。研究成果为新型白光LED用玻璃陶瓷材料的制备及其实际应用提供有重要意义的实验依据和理论指导。同时也可为广西区内形成白光LED产业储备关键材料和奠定技术基础。
[成果] 1700240360 广西
TN3 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:研究了高能电子束铝硅合金表面液-固耦合强化的机理;通过建立铝合金电子束表面扫描处理的数学模型,分析了熔凝过程中温度场、应力场及速度场三场的分布规律,获得了最佳的电子束扫描工艺参数;通过流体动力学基本方程,分析了熔池中熔体的流动行为;通过熔池中熔体的对流对熔池形貌的影响,获得了熔化过程中液态金属的流动规律和流动过程中温度场的分布规律;通过建立电子束扫描处理熔池凝固过程的温度场及晶粒生长的二维数学模型,获得了晶粒的生长过程、温度场和微观组织形貌;研究了添加纳米Fe-Al混合粉末对表面合金层的形态、相组成、表面硬度及耐磨性等性能的影响,获得了纳米Fe-Al混合粉末的合理配比;通过建立电子束多道扫描相变硬化数学物理模型,分析了不同搭接率、不同的扫描路径、工艺参数等对搭接区组织和性能的影响规律;研究了多道电子束搭接熔凝处理ZL102铝合金表面Ni镀层搭接区组织及性能变化,分析了搭接区产生微观裂纹的原因,提出改进措施。探讨了电子束材料表面液-固耦合强化的机理,建立了铝合金电子束表面扫描处理的数学模型,并进行了铝合金表面处理的应用和实验验证。 可广泛应用于航空、航天、机械、电子、装饰等领域。该项目的研究主要是做好基础研究工作,该研究成果应用于生产实践中,相信会为创造更大的经济效益、社会效益,可为实际生产提供出一种新的电子束表面强化的工艺方法。
[成果] 1700240362 广西
TN3 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:铝合金(包括铝基复合材料)是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料之一,因其具有很多的优异性能,应用于汽车、航空航天、铁路等部门。但未经表面强化处理的铝合金,其表面的Al<,2>O<,3>膜通常只有0.05~0.15,且该膜层疏松多孔和容易剥落,塑性剪切抗力和加工硬化性能较低,所以,铝合金在高速和高接触应力环境下,其表面的耐磨性、耐摩擦等性能欠佳。电子束表面处理技术是电子束(功率密度为106~109W/cm<'2>)在极短的时间内使金属表面或内部材料迅速加热熔化,并借助于冷态基体迅速冷却的工艺,能获得一般冷却速度下无法得到的化合物(如形成新的亚稳定相)、过饱和固溶体、微晶,使得材料的抗腐蚀性、耐磨性、热强性等一系列力学、物理、化学性能得到极大提高。电子束具有高能量密度、易于控制和调节等优点,在继电子束焊接和熔炼之后,又开始在材料表面处理中得到引人注目的发展。电子束处理是一种选区域处理,其工作过程类似于电子束焊接。从电子枪阴极表面发射的电子束直接轰击需要处理的工件表面,瞬间的能量转换和沉积使“表面层”温度急剧升高,而“基体”仍保持“冷态”,电子束结束照射加热区域的热量迅速向基体扩散,表面层的温度急剧下降,从而表面得到强化,形成特定的加热、冷却过程,类似于常规的热处理过程。以上述过程为基础,通过控制入射电子束的形成、能量值及空间分布,同时附以必要合金元素(气体或固体)的添加,就构成了电子束表面强化处理的独特工艺。最终可获得非平衡态的共晶体和金属间化合物新相,硬度大幅度提高,是基体硬度的1.39倍,提高了铝合金的耐磨性。
[成果] 1700240369 广西
TN2 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:课题来源与背景:课题来源:该课题来源于国家自然科学基金。背景:铝合金具有密度小、热膨胀系数低、比刚度和比强度高等诸多优异性能,得到了广泛应用。然而铝合金本身也存在一定的缺陷和不足,铝合金硬度较低、摩擦系数高、磨损大,容易拉伤且难以润滑导致其耐磨性差。这在很大程度上限制了铝合金的应用范围。常用的铝合金表面强化技术有稀土转化膜、等离子微弧氧化、离子注入、气相沉积、电镀、阳极氧化、激光表面强化等。前几种方法虽能有效的改善铝合金的性能,但获得的强化层较薄(仅有几百个微米),其强化层与基体之间属机械结合界面或扩散结合界面,结合强度不高,容易产生开裂、脱落。阳极氧化法在铝基复合材料上不能形成连续的氧化膜,对基体不能起到有效的防腐作用,铬酸盐的毒性大,严重污染环境和危害人类健康。而铝合金激光熔覆以其高效、无污染成为制备铝合金表面涂层的有效方法之一。研究目的与意义:将激光熔覆技术用于铝合金表面强化,可以克服铝合金其他传统改性方法存在的不足,是一种绿色、环保行之有效的方法。将稀土改性技术用于铝合金的表面激光熔覆中,可以优化激光熔覆层,可以大幅度提高铝合金材料表面的耐蚀性、硬度及耐磨性等综合性能。主要论点与论据:铝合金表面激光熔覆最佳工艺参数:功率4kW,光斑直径6mm,扫描速率600mm/min,步距6mm;未加稀土熔覆层出现大量的“团状”或“根瘤状”的熔凝组织和气体溅射孔洞,添加三种稀土的熔覆层表面形貌均有改善;加入稀土含量低于3%~4%时,熔覆层仍然具有气孔、组织脱落和表面不平整等缺陷,加入4%~10%稀土时,熔覆层表面平整,无脱落层,表面形貌良好;熔覆层厚度约800μm~1000μm,三种稀土添加量低于4%时,随稀土含量增加,气孔、裂纹等缺陷得到改善;未加稀土熔覆层硬度值1020HV0.1,高于6063硬度值147.2HV0.1,加入5%~10%的三种稀土可提高熔覆层表层硬度,最高可达1300HV0.1~1400HV0.1;在熔覆层底层,未加稀土熔覆层硬度值200HV0.1~400HV0.1,比加稀土熔覆层低100HV0.1~400HV0.1;添加La<,2>O<,3>熔覆层相结构为β-NiAl(Cr)和少量Al<,3>Ni、AlNi<,3>、Al等,添加稀土La<,2>O<,3>以后,XRD图中出现了微量稀土化合物La<,2>O<,3>、Al4La;添加Y<,2>O<,3>熔覆层相结构为β-NiAl(Cr)、Al<,3>Ni、AlNi<,3>、Al等,同时有Y<,2>O<,3>、YAl<,3>、AlNiY、Ni17Y2等多种稀土化合物的衍射峰;加入CeO<,2>熔覆层相结构为β-NiAl(Cr)、Al<,3>Ni、AlNi<,3>等,熔覆层中有CeNi<,5>、Ce<,3>Ni<,6>Si<,2>;相比未加稀土熔覆层,添加三种稀土熔覆层中Ni、Al、Cr等成分随深度过渡明显,无Cr元素偏聚,表层Ni含量由未添加稀土前的34.62%提高到60%以上,熔覆层稀释率低,稀土含量从表层大于1.0%到底部逐渐降低;添加三种稀土可改善微观结构,促进熔覆层晶粒细化,减少气孔,熔覆层主要成分为NiAl-Cr共晶组织,稀土偏聚在晶界位置并形成了稳定Al4La等稀土化合物;加入稀土熔覆层耐磨性和耐腐蚀性比未加稀土熔覆层有所提高。创见与创新:该项目是将激光改性技术、稀土改性技术融合在一起,用在铝合金表面的强化,是多学科交叉领域的技术融合,是当今世界材料表面改性研究的前沿技术;该课题形成的熔覆层与基体可以形成牢固的冶金结合; 稀释度小, 受污染小,保证所设计涂层的性能;热影响区小,基体热变形小,因此可以对成形工件进行选区激光熔覆处理;可以依据使用性能要求,进行涂层材料成分设计,选配不同熔覆材料体系,获得理想涂层;涂层厚度可调范围大,易于控制,且工艺灵活,易于实现自动化;由于激光束能量密度高,激光熔覆加热和冷却速度很大,熔池熔体凝固速度快,因此,涂层组织得到改善;可以对破废工件进行修复处理。
[成果] 1700240474 广西
TN3 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:微电子封装直接影响着电子产品的电、热、光和机械性能,影响着电子产品的可靠性和成本,对电子产品与系统的小型化有举足轻重的作用。微电子封装技术面临着更多的I/O引脚数,更高的电性能和热性能,更轻、薄、小,更高的可靠性和更高的性价比却更低的成本的严峻挑战。芯片互连技术在整个电子封装中占有举足轻重的地位并贯穿于封装的全过程,作为三大芯片互连技术之一的FCB技术具有封装密度最高、良好的电和热性能、可靠性好及成本低的明显优点,是一种能够适应未来电子封装发展要求的芯片互连技术,而凸点形成是FCB技术工艺过程的关键。对互连可靠性要求的进一步提高,推动了对倒装芯片凸(焊)点互连可靠性研究的发展,相关研究成果表明凸点(焊点)的高度是影响倒装芯片热循环可靠性最重要的关键因素,凸点(焊点)的疲劳寿命随凸点(焊点)高度增加而增加,而通过采用凸点(焊点)堆叠设计可以得到较高的凸点(焊点),从而延长凸点(焊点)寿命,提高了芯片互连的可靠性。因此,对叠层凸点展开相关研究具有实际意义及工程应用价值。采用机械打球法的钉头凸点制造技术可利用现有的键合设备,加工工艺简单、易操作,适于研究、研制和中小批量生产用倒装芯片凸点的获取。国内在用打球法制作单层Au凸点有少数报道,而在叠层凸点的制作及应用方面目国内基本还属于空白,尚未有对叠层金凸点进行研究的报道。国外学者大多采用叠层低熔点焊料凸点的方法来实现凸点的叠层,这种制作方法加工工艺复杂,制作难度大,成本高,仅仅适用与大规模生产的场合,对于研究、研制和中小批量生产用倒装芯片凸点的获取不适用。因此,为适应国内对高可靠性、低成本、中小批量生产用倒装叠层凸点的需要,有必要展开叠层钉头凸点相关技术研究,为叠层凸点的实际应用提供技术支持和保障。为此,该课题组拟以微电子封装倒装芯片叠层金钉头凸点为研究对象,采用有限元数值模拟和实验室工艺样件试制验证两种手段,对倒装芯片叠层金钉头凸点进行系统的研究,实现了以下研究目标:应用有限元模拟方法研究关键工艺参数的变化对叠层金凸点形态影响规律,得到了高度一致性好的凸点的最优键合工艺参数组合,并用于指导试制叠层金凸点; 用有限元模拟的手段,研究了热循环和随机振动加载条件下倒装芯片叠层金凸点可靠性,揭示了各种加载条件下叠层凸点结构参数对凸点应力应变的影响规律,确定了相应的最优结构参数组合; 综合考虑振动和热循环工作环境,通过对热与振动复合载荷条件下的倒装芯片叠层金钉头凸点可靠性研究,揭示了叠层金凸点在热与振动复合载荷条件下的失效机理,为提高热与振动复合载荷条件下倒装芯片叠层凸点的可靠性提供了指导,为倒装芯片叠层凸点技术的工程化应用奠定了理论基础,具有重要的理论意义和工程应用价值。
[成果] 1700240024 广西
TN2 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:人流量统计问题是近年来计算机视觉、智能安防监控领域中备受关注的前沿方向。可广泛应用于商场、旅游景点、展览馆等公共场合,及时得到进出人流量及区域内的人流密度,为管理、安全预警、人流引导提供数据支持。现有人流量统计方法主要有基于红外及超声波技术的阻挡判断检测方法和基于图像视频处理的人形特征检测方法。基于红外及超声波技术通过阻挡判断进行人流统计时往往很难对真假人体目标进行判断;基于图像视频处理的人形特征检测方法,往往难以通过对完整人体进行建模的方法获得人体的运动参数,并且一旦出现拥挤情况,则人体在图像中呈现的状况将更加复杂,检测非常困难,准确率不高,仅能对通过的人形物体进行检测,不能判断是真人还是假人。该专利公开了基于红外测温传感器的人流量统计装置,该方法通过放置在出入口侧边的红外测温传感部分采集同一垂直线上的6路温度数据,通过分析温度数据判断是否有人经过,检测无人经过的时间间隔,来判断人的进出是否结束,从而可以对进出信息进行判断,各控测单元将人进或出的信息实时传送给上位机,上位机可记录时间,统计出某段时间内某一出品或入口的经过人数,及通过两者之差得出场所内的已有人数,该方法实现进出人数的自动、准确、可靠检测。该人流统计装置具有较好的稳性、精度、速度,可广泛应用到各入口或公共场合。
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