成果介绍基片集成类导波结构是近十几年发展起来的一类新型平面集成高性能导波结构，2011年被国际微波杂志列为“改变未来无源与控制器件的十大非凡发明”之首（Microwave Journal, Nov. 2011）。本项目组是国际上这一领域的主要贡献者之一，在国家自然科学基金委创新群体基金和国家973项目等的资助下，对基片集成类导波结构的传输特性、谐振特性、损耗机理、模式转换机理、极化转换机理等科学问题及其在多个分支的创新应用开展了系统深入的研究，建立了精确有效的设计方法，构建了基础设计公式，提出并命名了半模基片集成波导等新型导波结构，提出了一系列基片集成类无源元件新结构等。技术创新点及参数1、在国际上最早提出并发展了适合于周期性基片集成类导波结构的频域有限差分和直线法全波分析模型，揭示了其传输机理，并在此基础上构建了一组闭式设计公式。这组公式已被广泛用于基片集成类导波结构元器件的设计。相关代表作单篇正面他引均超过150次。2、提出并命名了半模基片集成波导、折叠半模基片集成波导等新型导波结构，系统研究了其导波特性、损耗机理和模式转换机理等，构建了设计公式，并在此基础上发展了一系列新型微波毫米波高性能元器件，其中代表作单篇正面他引均超过100次。3、提出了多种基片集成波导无源新结构，深入研究了其谐振特性、耦合特性和损耗机理，并在此基础上发展了一系列高性能新型元器件及单基片集成系统。相关代表作合计正面他引350余次。4、在基片集成波导天线辐射机理研究的基础上，突破了经典Elliott设计公式的局限性，建立了相应的分析模型和设计方法，发展了一系列新颖的高性能基片集成类天线及阵列，相关代表作由于其基础性和创新性被合计正面他引300余次。市场前景项目研究成果已获54项授权国家发明专利，其中部分专利已进行技术转让并应用于企业产品中。

该项目以基片集成类导波结构的工作机理与创新应用为主线，对这类结构及器件的传输特性、损耗机理等基础科学问题进行了深入研究，提出了半模基片集成波导等多种新型平面导波结构，发展了相应的设计方法，并发明了一系列新型高性能微波毫米波器件，部分器件已得到实际应用。

微流体数字化技术通过对裸结构的微喷嘴实施脉冲的惯性力，使微量流体在惯性力与黏性力交替作用下实现微流体的脉冲流动，从而实现数字化可控的微量流体的喷射，适用于液体微喷射、粉体微喷射等领域。 成熟度：基于非晶态玻璃材料毛细加工原理，进行了拉制、锻制、残余应力热处理等工序研究，制作了出微纳米级的微喷嘴、微管道。以玻璃微喷嘴制备仪为平台研究了不同拉制参数、锻制参数对微喷嘴几何形状的影响规律。基于微流体脉冲驱动-控制技术，分别采用拉制、锻制的微喷嘴稳定地制备了均一的微液滴。 微流体

采用光互连技术可以有效的解决集成电路进一步发展的尺寸限制同时可以极大的提高芯片间信息传输的速度和频率。Si基光子集成是实现集成电路光互联的核心技术和重要研究方向。然而，Si因为其间接带系的特性很难作为发光材料使得Si基光源的缺失成为制约Si基光子芯片的瓶颈，而传统Ⅲ-Ⅴ族材料如GaAs，InP等由于优良的光电转换效率已经在光电子器件领域得到广泛的应用。因此，Si基与Ⅲ-Ⅴ的集成是实现Si基光子芯片的一种理想途径。

针对汽车电子、5G通讯基站、航空航天及电力电子设备等功率电子元器件难以在高温、大电流/电压、潮湿等恶劣工作环境下服役的难题，并且要求芯片封装互连接头尺寸更小、高温稳定性更好、可靠性更高，本团队首次采用超声辅助纳米烧结的新型互连工艺，利用纳米银包铜颗粒作为焊料，成功获得大功率器件高温高可靠服役要求的互连接头，为高功率芯片贴装高导热界面制造提供了新材料和新工艺。

本发明公开了一种基于忆阻器件的神经元电路，本发明中，突 触阵列的忆阻器选用部分易失性双极性电阻转变器件，表达神经元膜 电位的忆阻器选用易失性电阻转变器件，构建神经元电路，并具有突 触基本单元。该神经元电路能够实现生物神经元中的整合放电功能， 表达出局部分级电位，突触具有部分易失性，可以表达活动时序相关 的可塑性，与生物学上神经元与突触在信息存储、传递与处理方面有 极大相似性。本发明可以为硬件模拟大脑神经网络结构提供基

本发明公开了一种隧道结单元及磁随机存储器，包括依次连接 的第一电极、第一自由层、非磁性绝缘层、钉扎层和第二电极，还包 括连接在第一电极与第一自由层之间的第二自由层，第二自由层的横 截面积小于自由层的横截面积；第二自由层和第一自由层一起形成了 复合自由层结构；第二自由层用于聚集电流，使得第二自由层处的电 流密度大于第一自由层处的电流密度，从而使得第二自由层的磁矩先 于第一自由层发生翻转；由于第二自由层和第一自由层之间的

本发明公开了一种隧道结单元及磁随机存储器，包括依次连接 的第一电极、第一自由层、非磁性绝缘层、钉扎层和第二电极，还包 括连接在第一电极与第一自由层之间的第二自由层，第二自由层的横 截面积小于自由层的横截面积；第二自由层和第一自由层一起形成了 复合自由层结构；第二自由层用于聚集电流，使得第二自由层处的电 流密度大于第一自由层处的电流密度，从而使得第二自由层的磁矩先 于第一自由层发生翻转；由于第二自由层和第一自由层之间的

（一）项目背景 当前以硅、砷化镓为代表的第一和二代半导体接近其物理极限，以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体是当前国际竞争热点，也是我国发展自主核心半导体产业、实现换道超车的难得机遇。氮化镓（GaN）特别适合制作高频、高效、高温、高压的大功率微波器件，是下一代通信、雷达、制导等电子装备向更大功率、更高频率、更小体积和抗恶劣环境（高温抗辐照）方向发展的关键技术。 目前氮化镓基射频器件已接近于商用，需解决从走出实验室到小量中试的最后“1 公里”，重点攻克其在可靠性工艺和量产稳定性的瓶颈。 以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体是当前国际竞争热点，也是我国发展自主核心半导体产业、实现换道超车的难得机遇。 半导体作为信息时代的“粮食”，将成为 5G 基建、特高压、城际高铁和城际轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等“新基建”七大领域发展的支柱性产业。而氮化镓为代表的宽禁带半导体先进电子器件，凭借其高效、高压、高温等优势，将在“新基建”中大放异彩，可以弥补传统半导体器件的技术瓶颈，满足更高性能器件要求。 （二）项目简介 5G 要求更高的数据传输速率，发射机的效率会出现指数级的下降。这种下降可以使用包络跟踪技术来修复，该技术已经在较新的 4G/LTE 基站以及蜂窝电话中采用。基站中的包络跟踪需要高速，高功率和高电压，这些只有使用 GaN 技术才能实现。诸如 GaN 助力运营商和基站 OEM 等实现了 5Gsub-6-GHz 和 mmWave 大规模 MIMO 的目标。 GaN 可以说为 5Gsub-6-GHz 大规模 MIMO 基站应用提供了众多优势：1、在 3.5GHz 及以上频率下表现良好，对比其他产品优势明显。2、GaN 的特性能转化为高输出功率，宽带宽和高效率。采用 DohertyPA 配置的 GaN 在 100W 输出功率下的平均效率达到 50%至 60%，明显降低了发射功耗。3、在高频和宽带宽下的效率意味着大规模 MIMO 系统可以更紧凑。4、可在较高的工作温度下可靠运行，这意味着它可以使用更小的散热器。 根据 Strategy Analytics 的数据，预计 5G 移动连接将从 2019 年的 500 万增长到 2023 年的近 6 亿。所以需求还将不断上涨。 根据Strategy Analytics的数据，预计5G移动连接将从2019年的500万增长到2023年的近6亿。所以需求还将不断上涨。 Efficient Power Conversion 的首席执行官兼联合创始人Alex Lidow 讨论5G时也说道：“基站中的包络跟踪需要高速，高功率和高电压，这些只有使用GaN技术才能实现。根据Yole Development公司发布的2018年度报告数据显示，随着全球整体数据流量的激增，我国5G产业将迎来大规模的需求增长。预计到2022年，我国5G基站规模将达到千亿市场，5G基站数量将达百万个。所以未来氮化镓基射频器件是5G通信基站收发端的核心。 氮化镓基射频器件是华为和中兴发展 5G 通信产业的核心器件，西安电子科技大学氮化镓射频器件研究团队自 2016 年起就与华为西安研究所、中兴西安研究所等国内主流5G通信公司协同攻关开展氮化镓基射频器件的研究，目前承担的流片服务项目合计约 500 万元。 2017 年，西安电子科技大学与西安市高新区、西电电气集团等联合成立“陕西半导体先导技术中心”，中心致力于推动陕西第三代半导体产业发展，促进以氮化镓为代表的射频器件、功率器件等加速产业化，2019 年团队向陕西半导体先导技术中心转让专利 35 项，作价 2000 万元，双方正在联合推进搭建第三代半导体中试平台，平台将会立足西安，服务全国，提升氮化镓基射频器件量产工艺可靠性，实现相关技术成果转化。 （三）关键技术 本项目由西安电子科技大学作为技术攻关的主要单位，制定技术路线，保障国家重大科技专项“高效 GaN 微波功率器件及可靠性研究”和“5G 移动通信 GaN 芯片可靠性机理研究”研究，与华为和中兴联合开展工程合作项目实施，加快解决器件工艺可靠性工程问题，重点开展氮化镓微波功率与太赫兹器件工程技术研究，突破高性能低缺陷外延材料生长、高效率高可靠氮化镓微波功率器件工艺技术等关键瓶颈问题，协助规模量产高效率 S-Ku 波段典型氮化镓功率器件和模块、5G 基站核心射频模块。

一、产品简介      光无源器件是光纤通信设备的重要组成部分。它是一种光学元器件，也是其它光纤应用领域不可缺少的元器件。该实验仪重点介绍了常用的光无源器件的相关参数及测试方法，主要包括光纤转换器、光纤变换器、光纤耦合器，光纤隔离器、光纤衰减器、WDM等器件的参数的测试原理及测试方法。帮助学生直观的了解各种光无源器件的性能，从而更准确的使用不同器件进行光纤通信方面实验。 二、实验内容  1、光纤转换器测试实验  2、光纤变换器测试实验  3、光纤耦合器测试实验  4、光纤隔离器特性测试实验  5、波分复用器和解复用器测试实验  6、可调光纤衰减器测试实验  7、光纤机械光开关特性测试实验  8、光纤偏振控制器特性测试实验  9、光纤偏振分束器（PBS）性能能参数测试实验 三、实验配置参数 1、光源：波长1310±20nm，1550±20nm；输出功率：1-2.5mw，连续可调；输出端口：FC/PC；稳定性＜0.5db（5h）；光源类型：LD光源； 2、光功率计：波长范围800-1700nm；输入接口：FC 校准波长：1550nm,1310nm； 3、偏振控制器：插入损耗＜0.05dB；消光比＞40dB；回波损耗＞65dB； 4、光纤机械光开关：插入损耗：1310/1550  P1→P2 0.56/0.54 dB ，P1→P3 0.53/0.47 dB ;回波损耗＞50dB ；开关速度：≦8ms ； 5、高隔离度光纤隔离器：最大插入损耗：0.35dB ；回波损耗：≧50dB ；隔离度：≧30dB ； 6、光纤耦合器：分光比：50% : 50% ；最大插入损耗1310/1550: 3.3dB ; 7、光纤波分复用器：隔离度：1310nm ：31.8% ；1550nm ：34%；插入损耗：1310nm ：0.30%；1550nm ：0.34% ； 8、光纤可调衰减器：0-30db可调； 9、配置：光纤光源，光纤光功率计、光纤耦合器、光波分复用器、光纤偏振控制器、光纤偏振分束器，可调衰减器、光纤隔离器、光纤机械光开关、法兰盘、实验指导书及实验录像光盘等。 四、实验目的 1、了解光连接器及其原理、种类，实验操作进行连接器参数测量； 2、掌握光纤偏振控制器工作原理，实验操作单模光纤偏振状态控制； 3、了解光纤耦合器用途及其性能参数，实验操作测量耦合器特性参数测量； 4、了解光纤隔离器用途及其性能参数，实验操作光纤隔离器特性参数测量； 5、了解光纤光开关用途及其性能参数，实验操作光纤光开关特性参数测量； 6、了解光波分复用器（WDM）的原理与意义，操作双波长波分复用（WDM）的原理性实验；