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本項(xiàng)目以制備超快高儲(chǔ)能柔性器件為導(dǎo)向，建立基于界面納米復(fù)合材料的新技術(shù)。通過水熱法和電化學(xué)方法在柔性導(dǎo)電基底上構(gòu)建納米陣列/金摻雜二氧化錳的三維納米復(fù)合電極，作為正極；通過水熱法和熱處理法在柔性導(dǎo)電基底上生長(zhǎng)多孔氧化鐵納米復(fù)合材料，作為負(fù)極，組裝全固態(tài)薄膜器件。利用納米復(fù)合材料的多方面優(yōu)勢(shì)加速電子/離子在活性材料中的傳遞，進(jìn)而達(dá)到超快高儲(chǔ)能的目的。基于納米復(fù)合材料的全固態(tài)薄膜器件可展現(xiàn)出超快充電能力（10 V/s），比常規(guī)電容器的充電時(shí)間快10-100倍。這是國(guó)際上基于金屬氧化物贗電容薄膜型超級(jí)電容器研究領(lǐng)域的一個(gè)重大突破。此外，本項(xiàng)目以開發(fā)超快超柔儲(chǔ)能器件為導(dǎo)向，開發(fā)了一種熱力學(xué)誘導(dǎo)自發(fā)組裝和原位摻雜結(jié)合碳熱還原的方法來實(shí)現(xiàn)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(zhì)傳輸差的局限。通過控制碳熱溫度，可以調(diào)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(jié)構(gòu)使得其作為電極材料時(shí)擁有更大的比表面積，而且電解質(zhì)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(xué)領(lǐng)域內(nèi)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。此類化合物具有透光寬，雙折射大，易生長(zhǎng)，物理化學(xué)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是偏光和聲光器件的優(yōu)選材料。 山東大學(xué)在該系列晶體生長(zhǎng)和器件的研究方面具有獨(dú)立的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可以生長(zhǎng)出大尺寸（≥50 x 50 x 100 mm3），高質(zhì)量（光學(xué)均勻性≤10-5）的單晶；并在器件的制作中突破了國(guó)際上單軸晶體的限制，偏振棱鏡消光比>30000:1，達(dá)到高質(zhì)量冰洲石器件水平；聲光調(diào)Q器件衍射效率>84%，高于同等條件下的TeO2器件。晶體生長(zhǎng)處于世界領(lǐng)先水平，器件設(shè)計(jì)具有國(guó)際、國(guó)內(nèi)專利，總體水平處于國(guó)際領(lǐng)先。該成果獲得教育部自然科學(xué)二等獎(jiǎng)，主要用于先進(jìn)光學(xué)及其電學(xué)領(lǐng)域，如醫(yī)療、軍事、激光加工、激光雷達(dá)、激光探測(cè)等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)聲光調(diào)制器件和偏光器件總產(chǎn)值約為2億元。而現(xiàn)有的材料已經(jīng)不能滿足相應(yīng)研究和產(chǎn)業(yè)的需求。作為新型光電功能晶體及其器件，在滿足現(xiàn)有要求的基礎(chǔ)上，填補(bǔ)了此類材料和器件在中紅外波段內(nèi)的國(guó)際空白。此外，獨(dú)立的知識(shí)產(chǎn)權(quán)有利于產(chǎn)品推廣，具有重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。 "

磷化銦基集成高速光開關(guān)芯片

傳統(tǒng)的CCD、CMOS硅基成像器件都不能響應(yīng)紫外波段的光信號(hào)，這是因?yàn)樽贤獠ǘ蔚墓獠ㄔ诙嗑Ч柚写┩干疃群苄。?lt;2nm）。但是近年來隨著紫外探測(cè)技術(shù)的日趨發(fā)展，人們?cè)絹碓叫枰獙?duì)紫外波段進(jìn)行更深的探測(cè)分析與認(rèn)識(shí)。紫外探測(cè)技術(shù)是繼激光探測(cè)技術(shù)和紅外探測(cè)技術(shù)之后發(fā)展起來的又一軍民兩用光電探測(cè)技術(shù)。幾十年來，紫外探測(cè)技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于光譜分析、軍事、空間天文、環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)用生物學(xué)等諸多領(lǐng)域，對(duì)現(xiàn)代科研、國(guó)防和人民生活都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。特別是在先進(jìn)光譜儀器方面，國(guó)內(nèi)急迫需要響應(yīng)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(yīng)用最廣泛的光電探測(cè)器件。當(dāng)前最先進(jìn)的光譜儀器大都采用了CCD或CMOS作為探測(cè)器件，這是因?yàn)镃CD、CMOS具有靈敏度強(qiáng)、噪聲低、成像質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。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(yīng)都很弱。成像器件的這種紫外弱響應(yīng)限制了其在先進(jìn)光譜儀器及其他領(lǐng)域紫外波段探測(cè)的使用。 在技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家,寬光譜響應(yīng)范圍、高分辨率、高靈敏度探測(cè)器CCD已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高檔光譜儀器中。上世紀(jì)中葉美國(guó)Varian公司開發(fā)的Varian700 ICP-AES所使用的寬光譜CCD檢測(cè)器分辨率達(dá)0.01nm,光波長(zhǎng)在600nm和300nm時(shí)QE分別達(dá)到了84%和50%；美國(guó)熱電公司開發(fā)的CAP600 系列ICP所用探測(cè)器光譜響應(yīng)范圍更是達(dá)到165～1000nm，在200nm時(shí)的分辨率達(dá)到0.005nm.法國(guó)Johinyvon的全譜直讀ICP，其所用的CCD探測(cè)器像素分辨率達(dá)0.0035nm,紫外響應(yīng)拓展到120nm的遠(yuǎn)紫外波段。德國(guó)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(gè)CCD檢測(cè)器設(shè)計(jì)，其光譜響應(yīng)范圍為120－800nm。德國(guó)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(cè)器，分辨率達(dá)0.002nm,光譜響應(yīng)范圍為189—900 nm。總而言之，發(fā)達(dá)國(guó)家在寬光譜響應(yīng)和高分辨率高靈敏度探測(cè)器件的研制領(lǐng)域已取得相當(dāng)?shù)某删汀Ｖ饕夹g(shù)指標(biāo)和創(chuàng)新點(diǎn)（1）  我們?cè)趪?guó)內(nèi)首次提出紫外增強(qiáng)的硅基成像器件，并在不改變傳統(tǒng)硅基成像探測(cè)器件的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用鍍膜的方法增強(qiáng)成像探測(cè)器件CCD、CMOS的紫外響應(yīng)，使其光譜響應(yīng)范圍拓寬到190—1100nm，實(shí)現(xiàn)對(duì)190nm以上紫外光的探測(cè)。（2）  提高成像探測(cè)器的紫外波段靈敏度，達(dá)到0.1V/lex.s。（3）  增強(qiáng)成像探測(cè)器件的紫外響應(yīng)的同時(shí)，盡量不削弱探測(cè)器件對(duì)可見波段的響應(yīng)。（4）  選用適合的無機(jī)材料，克服有機(jī)材料使用壽命短的缺陷。 紫外探測(cè)技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于光譜分析、軍事、空間天文、環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)用生物學(xué)等諸多領(lǐng)域，對(duì)現(xiàn)代科研、國(guó)防和人民生活都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。特別是在先進(jìn)光譜儀器方面，國(guó)內(nèi)急迫需要響應(yīng)波段拓展到紫外的硅基成像器件，該設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)CCD、CMOS結(jié)合，能滿足寬光譜光譜儀器所需的紫外響應(yīng)探測(cè)器的需要。能提高光譜儀器光譜響應(yīng)范圍，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和物質(zhì)分析和檢測(cè)中具有很廣的市場(chǎng)前景。 該設(shè)計(jì)樣品能取代傳統(tǒng)CCD、CMOS，應(yīng)用于大型寬光譜光譜儀器上，作為光譜儀的探測(cè)器件。將傳統(tǒng)光譜儀器的光譜檢測(cè)范圍拓寬到190—1100nm. 實(shí)現(xiàn)紫外探測(cè)和紫外分析。具有較強(qiáng)的市場(chǎng)推廣應(yīng)用價(jià)值。

通過簡(jiǎn)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(xué)性能、穩(wěn)定性都獲得大大提高。制備方法較簡(jiǎn)單且重復(fù)性高，即用氮化硅薄膜封裝，再通過熱擴(kuò)散將氮化硅內(nèi)氫元素?cái)U(kuò)散至InGaZnO薄膜內(nèi)。摻氫后的晶體管，其開態(tài)電流和開關(guān)比都獲得了數(shù)量級(jí)的提升（約40倍），而且閾值電壓沒有太大變化。而對(duì)應(yīng)提取出的場(chǎng)效應(yīng)遷移率則出現(xiàn)異常，大于300 cm2/(V·s)，遠(yuǎn)高于未經(jīng)處理的對(duì)照樣品。然后結(jié)合二次離子質(zhì)譜儀（SIMS）和X射線光電子能譜分析（XPS）表征，發(fā)現(xiàn)薄膜內(nèi)不但氫濃度提升了約一個(gè)數(shù)量級(jí)，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(yīng)顯著增加。?研究還指出，該工作模式在長(zhǎng)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(dǎo)體中的穩(wěn)定存在方式和對(duì)導(dǎo)電性能的關(guān)鍵作用，為提升長(zhǎng)溝道晶體管的電流驅(qū)動(dòng)能力提供了一種新的器件工作模式，并對(duì)高遷移率薄膜晶體管的驗(yàn)證和分析提供了普適性的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)方法。

已有樣品/n“新型高密度存儲(chǔ)材料與器件”面向大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的需求，研究相變、阻變、鐵電等新型存儲(chǔ)材料和器件的設(shè)計(jì)與制備關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展用于高密度存儲(chǔ)陣列的選通器件及三維集成技術(shù)，研制兼具信息存儲(chǔ)、邏輯、運(yùn)算、編解碼等多功能的新型原型器件以及柔性阻變存儲(chǔ)器原型器件，將為我國(guó)發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型高性能存儲(chǔ)材料與器件奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

項(xiàng)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(guó)內(nèi)外此類行波管綜合技術(shù)水平最高的指標(biāo)。并且研制出了國(guó)際上第一只高效率W波段脊加載曲折波導(dǎo)行波管及第一只V波段曲折波導(dǎo)寬帶行波管。該項(xiàng)目獲得四川省科技發(fā)明一等獎(jiǎng)。

紅外光電探測(cè)器在國(guó)防軍事方面有重要的應(yīng)用前景，比如紅外制導(dǎo)、紅外追蹤、夜視儀等等。目前國(guó)外使用的主流紅外光電探測(cè)器是基于碲鎘汞的制冷型探測(cè)器和氧化釩/非晶硅的非制冷型探測(cè)器。對(duì)于碲鎘汞探測(cè)器來說，一方面在高質(zhì)量的材料生長(zhǎng)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(cè)器由于其熱輻射引發(fā)電阻變化的機(jī)制極大地限制了探測(cè)率（小于 10

1. 痛點(diǎn)問題 功率半導(dǎo)體是支撐能源領(lǐng)域發(fā)展的核心部件。為實(shí)現(xiàn)3060雙碳目標(biāo)，我國(guó)正在超常規(guī)推動(dòng)新能源發(fā)電、大容量輸配電和電氣化交通等領(lǐng)域，對(duì)電壓等級(jí)4.5kV以上的功率器件需求急速增長(zhǎng)。提高器件電壓和容量可以減少器件串并聯(lián)數(shù)量、縮減裝備體積和成本，是解決城市用地緊張、降低海上風(fēng)電平臺(tái)建設(shè)成本的關(guān)鍵。然而，受工作機(jī)理和制備工藝限制，IGBT器件最大功率等級(jí)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(dǎo)體器件解決方案。 2020年，中國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)2000億元，但90%以上依賴進(jìn)口，尤其是4.5kV以上器件，近乎全部進(jìn)口。亟需尋求自主可控的功率半導(dǎo)體器件國(guó)產(chǎn)替代方案。 2. 解決方案 本技術(shù)面向新能源發(fā)電和輸配電領(lǐng)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(shè)計(jì)、制備和驅(qū)動(dòng)控制方案，可以提高阻斷電壓和關(guān)斷電流能力、降低器件運(yùn)行損耗，且可以結(jié)合應(yīng)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(qū)動(dòng)供電問題等，從而實(shí)現(xiàn)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(tuán)隊(duì)已研制出4.5kV/5kA和6.5kV/4kA的IGCT器件，功率等級(jí)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(shù)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(qiáng)等突出優(yōu)勢(shì)，符合能源發(fā)展趨勢(shì)，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(guó)內(nèi)工藝基礎(chǔ)好。