在梯形双噻吩酰亚胺小分子的基础上，设计并成功合成了一系列具有半梯形结构的全受体类型均聚物PBTIn（n = 1-5），并深入研究了这些材料的构性关系。实验表明，均聚物的聚合方法选择至关重要，通过Stille和Yamamoto偶联方法对比发现，Stille聚合能够得到高分子量、低缺陷态、高性能的高分子半导体；采用全受体结构能够有效拉低前沿轨道能级，基于这些均聚物材料的有机薄膜晶体管都表现出良好的单极性n-型性能，晶体管器件的关电流仅为10 −9 -10 −10 A，电流开关比高达10 6 ；晶体管迁移率性能与构建单元长度反向关联，PBTI1的最高电子迁移率为3.71 cm 2  V -1  s -1 ，该迁移率是全受体均聚物材料中的最高纪录，比PBTI5的电子迁移率高出两个数量级。 通过深入表征发现，这一系列全受体类型均聚物表现出来的晶体管迁移率趋势与其半导体薄膜结构有序度直接相关。拉曼光谱表明，梯形构建单元共轭长度的增加带来较大的单体间扭转角，影响聚合物骨架的平面性。同步辐射X射线衍射表明，梯形构建单元的增长使得聚合物薄膜中π-π堆积方向的结晶性降低，不利于电子的分子间传输。这些结果表示，较长的单体结构会对聚合物薄膜形貌和载流子传输造成负面影响，因此发展更长的梯形构建单元对全受体类型均聚物迁移率的提升不会带来帮助。该研究表明全受体结构是实现高性能单极性n-型聚合物材料的有效途径，同时为n-型梯形小分子和聚合物的结构设计和发展提供重要参考依据。

1. 痛点问题 功率半导体是支撑能源领域发展的核心部件。为实现3060双碳目标，我国正在超常规推动新能源发电、大容量输配电和电气化交通等领域，对电压等级4.5kV以上的功率器件需求急速增长。提高器件电压和容量可以减少器件串并联数量、缩减装备体积和成本，是解决城市用地紧张、降低海上风电平台建设成本的关键。然而，受工作机理和制备工艺限制，IGBT器件最大功率等级为4.5kV/3kA和6.5kV/0.75kA，已接近瓶颈，无法满足能源发展需求。因此，亟需更高电压、更大容量、更高可靠性和更低制造成本的功率半导体器件解决方案。 2020年，中国功率半导体市场规模达2000亿元，但90%以上依赖进口，尤其是4.5kV以上器件，近乎全部进口。亟需寻求自主可控的功率半导体器件国产替代方案。 2. 解决方案 本技术面向新能源发电和输配电领域大容量、高可靠的需求，提出了自主化IGCT器件（集成门极换流晶闸管）的设计、制备和驱动控制方案，可以提高阻断电压和关断电流能力、降低器件运行损耗，且可以结合应用工况开展定制优化，如改善器件防爆特性、解决高压装置中的驱动供电问题等，从而实现大容量、高可靠、低成本、高效率的能量管理和功率变换。 目前团队已研制出4.5kV/5kA和6.5kV/4kA的IGCT器件，功率等级全面覆盖IGBT，且具有向更大容量发展的潜力。与IGBT、MOSFET等晶体管器件相比，本技术提出的IGCT具有通态损耗低、耐受电压高、可靠性高、抗干扰能力强等突出优势，符合能源发展趋势，且制造工艺沿用基本沿用传统的晶闸管路线，制造成本低，国内工艺基础好。

本项目属于电子信息功能材料技术领域。 特色及先进性：为了实现同一种单晶薄膜即可应用于磁光器件，又可应用于微波器件中，本项目提出了铋镥铁石榴石（BiLuIG）薄膜的设计体系，为了使其同时具有良好的磁光和微波特性，本项目很好的根据晶格匹配原则设计了材料配方，并选用无铅液相外延技术，大大提高了薄膜的性能。本项目提出了在钆镓石榴石（GGG）衬底上直接外延大口径磁光BiLuIG单晶体的思路，解决我国无大晶格常数掺杂钆镓石榴石（SGGG）晶圆片技术、无铅液相外延大尺寸BiLuIG晶体圆片的不足，突破纯GGG基片上外延超厚（1-20μm）磁光晶体这一难点科学问题。研究内容包括：（1）BiLuIG薄膜材料的配方设计研究：基于四能级跃迁模型，并结合离子替代规律和多离子掺杂技术，寻找最佳配方；（2）液相外延单晶薄膜材料的工艺技术研究：包括薄膜均匀性、缺陷控制、无铅配方、生长速率和薄膜镜面条件控制等；（3）材料在器件中的验证研究，设计制备平面波导型磁光开关对材料磁光性能的验证。 技术指标：（1）建成了我国第一条大尺寸磁光单晶薄膜液相外延的生产线，最大尺寸达到3英寸，单面薄膜厚度达到1μm－20μm。（2）单晶薄膜具体微波和磁光参数：4πMs=1500-1750Gs，△H=0.6-2.0Oe，Θf≥1.6-2.1度/μm＠633nm。（3） 掌握了进行单晶薄膜材料在磁光和微波器件中的设计、制备和测试工作。 促进科技进步作用意义：本项目突破了我国在3英寸石榴石系列单晶体材料以及相关器件研究上的瓶颈技术，获得了高法拉第效应和低铁磁共振线宽的大尺寸高质量石榴石单晶薄膜材料。满足了国内在磁光、微波及毫米波集成器件方面对石榴石系晶体材料的需求，摆脱了完全依赖进口、受制于人的不利局面。该项目研制的材料已提供给中电集团41所、美国Delaware大学、天津大学、中国工程物理研究院、深圳市通能达电子科技有限公司（中电九所下属）、陕西金山电器有限公司（4390厂）等单位使用，并为中电集团9所、33所等单位提供批量样品，用于制备磁光和微波器件，受到好评。

本项目提出了在钆镓石榴石（GGG）衬底上直接外延大口径磁光BiLuIG单晶体的思路，解决我国无大晶格常数掺杂钆镓石榴石（SGGG）晶圆片技术、无铅液相外延大尺寸BiLuIG晶体圆片的不足，突破纯GGG基片上外延超厚（1-20μm）磁光晶体这一难点科学问题。

本项目共包括8项授权专利，另有20余项专利正处于公开阶段。 项目主要创新点为：（1）提出了一种Bi+Lu共掺杂新配方，实现了在传统GGG衬底上外延出具有大法拉第效应的BiLuIG石榴石单晶薄膜材料。 （2）提出了“缓冲法”技术，克服了无铅液相外延工艺中熔体粘度偏高，薄膜均匀性差的难题，成功制备出3英寸的高质量单晶BiLuIG薄膜材料，厚度可达20微米以上，其法拉第效应是含铅工艺制备材料的10倍。项目总体达到国际先进水平，其中在Bi+Lu共掺杂材料设计和无铅液相

该研究提出了聚合物粘合剂的新型策略，通过合成一个柔性的共轭n型聚合物，使其能够作为一种粘合剂粘合小分半导体的晶界，提升其机械性能，实现了柔性有机晶体管器件。这种聚合物能有效地抑制小分子和聚合物之间的相分离，进一步实现了晶粒间的粘合作用。

本项目提出并发展了通用的硅基二维半导体材料范德华外延技术, 实现了多种层状和非层状半导体材料的二维薄膜可控生长，解决了传统外延方法中存在的晶格失配、热失配等多物理失配技术难题，开辟了非层状材料在二维电子器件领域的研究新方向。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 基于新材料、新架构的硅基高密度集成信息功能器件的自主发展是国家重大战略需求。本项目围绕新型低维半导体材料的大规模可控制备、物性调控及其电子、光电器件展开系统研究，主要技术创新点有： 一、二维半导体材料及其异质结构的大规模可控制备。本项目提出并发展了通用的硅基二维半导体材料范德华外延技术, 实现了多种层状和非层状半导体材料的二维薄膜可控生长，解决了传统外延方法中存在的晶格失配、热失配等多物理失配技术难题，开辟了非层状材料在二维电子器件领域的研究新方向。在晶圆级二维半导体材料的基础上构建出大规模的二维异质结构，得到了具有高可靠性和稳定性的集成器件。相关成果发表在Science Advances、Advanced Materials等国际知名刊物上，共计40余篇，授权专利16项；与中国电子科技集团公司第十三研究所等合作，成功实现了非层状GaN在大失配硅基衬底上的高质量外延，为第三代半导体的硅基集成提供了新的技术路线。 二、基于低维半导体材料的高灵敏光电器件。本项目通过发展高质量硫族半导体的外延生长新工艺，系统研究了MoTe2、PbS、CdTe等30余种二维半导体材料的光电性质，极大地拓展了传统的半导体光电材料体系；首次提出一种桥接的异质结构筑方式，大大降低了范德华间隙引入的光生载流子注入势垒，获得了高性能二维异质结光电器件；发展了纳米线场效应晶体管器件表面修饰方法，调节晶体管特性为强增强型，利用这种设计，实现了“锁钥”式高选择性、高灵敏度气体检测器件。本项目实现了从深紫外区到中远红外区的宽波段高灵敏度检测，相关成果发表在Science Advances、ACS Nano等国际知名刊物上，共计30余篇，授权专利6项。 三、后摩尔时代新型低维电子信息器件。本项目基于低维半导体材料及其异质结构的物性调控，首次提出了二维半导体材料中的“增强陷阱效应”物理模型，实现了高性能的亚带隙红外探测器和非易失性光电存储器；利用双极性沟道中横向载流子分布的特定电场依赖性，在二维黑磷晶体管中实现了室温负微分电阻特性；通过构筑亚5 nm沟道二维铁电负电容晶体管，使得亚阈值摆幅突破玻尔兹曼物理极限，有效降低了器件能耗；创新性的提出多层二维范德华非对称异质结构，实现了器件高性能与多功能的集成，器件性能为当时最高指标；发展了新型存算一体架构电子器件技术，首次演示了兼具信息存储和处理能力的二维单极性忆阻器，有望突破当前算力瓶颈，提供集成电路发展的新途径。相关成果发表在Nature Electronics、Nature Communications等国际知名刊物上，共计60余篇，授权专利7项。

本发明公开了一种二维材料的折叠系统及其使用方法。在衬底上放置二维材料；将热释放胶带的黏性面粘在折纸臂上。通过显微镜筒，操控XYZR四轴微调平台和XYZ三轴微调平台，使得热释放胶带的另一面对准二维材料后，向下移动折纸臂，使得热释放胶带与二维材料紧密接触并粘合；抬起折纸臂，使得二维材料部分从衬底剥离；横向移动折纸臂，对二维材料进行形变弯折；向下移动折纸臂并施加一定的压力，对获得的结构进行定型；加热折纸臂上的热释放胶部分，对二维材料进行释放；释放后，向上移动折纸臂，获得经过折叠的二维材料；重复该操作，获得所需折叠结构。本发明系统可操作性强，可获得多种折纸结构。

已有样品/n使用有机电荷转移分子F4TCNQ与MoS2结合形成范德华界面，通过F4TCNQ与MoS2之间的电荷转移来降低沟道内无栅压情况下的载流子浓度。MoS2晶体管的开启电压（Von）从负数十伏被调制至0伏附近，F4TCNQ并未导致MoS2晶体管包含迁移率在内的任何电学性能的下降，其亚阈值摆幅（SS）反而明显提升。团队成员通过第一性原理计算以及扫描开尔文探针显微镜表征证实了范德华界面处电荷转移的存在性，并研究了F4TCNQ对Mo

项目背景：大型工业软件是我国迈向制造强国的战略支 撑，实现智能制造的核心技术载体。欧美发达国家将“掌握 最先进的大型工业软件的核心技术”视为“持续掌控全球工 业产业布局主导权”的必要条件。《国民经济和社会发展第 十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》指出，要“加强 工业软件研发应用”。典型的大型工业软件 CAD 是提高我国 制造业核心竞争力，保证国家制造业战略安全所必须的关键 技术，但目前市场基本被国外产品垄断，核心技术受制于人。 发展我国自主可控的 CAD 软件，打破卡脖子局面势在必行。 面向行业的 CAD 软件是当前的发展趋势。在化工设备的 CAD 设计环节，其主流的技术已经逐渐从二维模型设计到三维模 型设计演进。但在化工设备的制造环节，仍然以二维工程图 作为唯一参考。由于诸多原因，通过软件自动将三维模型自 动生成二维工程图成为解决问题的较优解。二维工程图自动 生成是 CAD 行业世界性难题，国内外尚无一款软件完整实现 该功能。为了攻克 CAD 工业软件卡脖子战略性技术，提升国 产工业 CAD 软件的竞争力，大幅度提高化工设计的设计效率， 寻求合作以研制出具有自主知识产权的、符合化工静设备设 计要求的二维工程图自动生成关键技术。 所需技术需求简要描述：针对公司前期设计的三维模型 文件，自动创建二维工程图，满足以下关键技术需求：1.能 够覆盖 90%以上的静设备类型；2.设计架构可扩展，可以通过配置或者类似插件形式扩展的新的设备类型；3.支持的自 动出图内容包括图幅、视图、文表、节点图、管口方位图等； 4.支持的文表包括标题栏、明细栏、管口表、管口明细表、 技术特性标和零件参数表等，文表内容准确率 100%；5.支持 的视图元素包括投影视图、自动标注、管口引线、零件序号 引线等；视图表达正确、清晰、无歧义、符合行业习惯；6. 支持的图幅种类有装配图、零件图、部件图、管口方位图； 7.支持整套设备图纸自动布局，包括图幅的选择、图纸拼接、 图面内元素的自动布局等；8.尺寸正确率 100%，核心尺寸缺 失率 0%，整体尺寸缺失率<5%；9.图面美观，符合行业规范， 图纸完成度>90%；10.支持常见的图面布局形式，视图比例 恰当，各图面元素间结构关系合理，整体布局紧凑、美观。 可提供若干布局方案供选择。  对技术提供方的要求:1.具有化工设计行业知识和经 验，承担过石油化工相关项目。2.熟悉 CAD 软件的相关开发。 3.具有工学博士学位或高级职称，技术方案成熟可靠稳定有 创新思维。