内容介绍： 采用软化学工艺合成了不同成分，不同配比的精细电子陶瓷、光电陶 瓷粉体，其粒度可控，成份可调，尺寸分布窄，粉体分散性好，可广泛 用于生产压电陶瓷、多层陶瓷电容器、新型光电透明陶瓷的原始粉料， 以及陶瓷换能器、滤波器、谐振器、电容器、变压器、存储器、声表面 波滤波器等方面，也可用于单晶生长原料和多元氧化物功能薄膜靶材， 及供高校、科研单位研究使用。

本成果通过有机光电器件中有机薄膜的缺陷态来揭示： 1. 有机半导体薄膜中的缺陷起源； 2. 界面能级排布或者出现的界面能级钉扎的机理； 3. 缺陷态的存在对器件中载流子传输的影响； 4. 使用有效的有机、无机材料掺杂来极大的提高有机半导体薄膜的电导率。从而获得以有效、简单的使用方法来提高有机光电器件的性能。

现阶段所设计的存算一体器件单元结构如图 1 所示： 器件的基本结构由波导和功能层（由下到上分为加热层、电极层、保护层、相变材料（硫系化合物）层）所构成。拟通过在当前流行的绝缘层上硅(SOI)光子平台上集成四氮化三硅光波导的方式实现器件的光学读取功能，即在非常厚的硅衬底层上生长一层绝缘层二氧化硅和波导层，然后在基片上通过光刻、显影、刻蚀等工艺制备四氮化三硅波导。功能层主要用于实现器件的电学写入功能。加热器层的主要用途是与相变材料层形成电接触，通过较小的接触面积使接触处的热量集中，从而可以在较小的电压或电流下使相变材料发生相变。因此需要加热器层具备较好的导热和导电性能，同时在近 C 波段具有较低的光损耗，可采用石墨烯。电极层可用于提供相变材料器件单元所需要的编程电脉冲。当前拟采用硒掺杂的相变材料合金（如 GSST）作为器件的核心功能层的相变材料。该材料在通信/非通信波段显示了极低的光损耗和更高的品质因数，且相变前后在通信 C 波段具有足够大的光学常数反差，可在更恶劣的高温环境下进行操作，适用于硅基光子器件应用。 采用的主要技术手段包括： ① 依托于相变材料的电致和光致相变特性，通过电学编程、光学读取的方法实现器件的存储、算术运算和逻辑运算功能：  存储功能的实现：拟利用相变材料晶态低透过率和非晶态高透过率分别代表二进制中的‘1’和‘0’，实现数据存储（编程）功能。例如在电极两端施加合适的电脉冲，所产生电流流经加热层时，生成的热量主要集中在加热层和相变材料层接触处，使得接触处的相变材料发生相变，实现存储功能。在完成上述编程操作后，从器件波导输入端输入读取连续光。由于相变材料功能层对光强的吸收能力在编程和非编程区域间存在着显著的差异，因此当输入光经过波导后，其能量会因为相变材料编程区域的吸收而发生改变，进而显著改变输出光强能量。所以通过测量输入输出光强的能量之比（即透过率），可实现对先前编程区域的读取。  算术和逻辑功能的实现：通过调整编程电脉冲的幅度和宽度可以动态调控相变材料的相变程度，使得器件的中间透过率值可用于代表不同的数值，实现多级存储功能。所以拟采用输入脉冲数量对应加数的方法实现标量加法计算。同时由于所设计器件的读取连续光输出功率可视为读取连续光输入功率和器件透过率的乘积，因此可采用将输入功率和透过率作为被乘数和乘数的方法实现基本乘法运算。除此之外还可以将器件功能层的初始状态设置为非晶相，把晶化脉冲幅值和不足以产生晶化的脉冲幅值分别作为输入逻辑‘1’和‘0’；同时设定一个判定阈值并与编程后器件透过率的变化率进行对比，把高于和低于阈值的透过率变化率分别作为输出逻辑 ‘1’和‘0’；通过合理选择编程脉冲有望实现各种逻辑功能输出。 ② 基于器件透射率可调特性验证其实现神经突触的可行性。并依托所设计人工突触构建人工神经网络芯片，实现图像、语音和文本识别功能：  突触可塑性是大脑记忆和学习的神经生物学基础，也是人工类脑器件需要实现的首要功能。为实现突触可塑性，拟把相变材料和波导之间的耦合区域视为仿生神经突触，左右两端电极分别代表突触前和突触后，分别施加在两端电极上的电脉冲则作为突触前和突触后刺激。通过调节从左右两端电极输入耦合区域的电脉冲时间差对耦合区域的光透过率进行连续调控，进而依托于上述存算理论模型和实物器件仿真和实验实现仿生神经突触的脉冲时序依赖可塑性（Spike-Timing-Dependent-Plasticity, STDP)。  将不同波长的光脉冲序列输入所设计的突触单元, 经过相变材料的作用，脉冲强度发生变化，对应于乘法器。进而借助于微环结构，将不同波长的脉冲导入进同一波导中，该功能类似加法器。相加后的脉冲光强较小时，读取光与微环发生共振，在输出端口没有光强输出。当光强达到一定的阈值后，读取信号不再和微环发生共振，而是传播到输出端口。这一过程类似神经元脉冲信号的激发，实现了非线性激活函数的功能。利用上述的单个神经元结构，验证其监督式机器学习和非监督式机器学习。对于监督式机器学习，权重的数值通过外部管理器设置；对于非监督式机器学习，不再需要外部管理器来设置权重值，而是通过输出光脉冲进行反馈控制，调整权重值。在单个神经元结构的基础上，更复杂的光学脉冲神经网络结构，证明该结构的可扩展性。拟设计的神经网络中的每一层结构包括三个功能单元，即收集器、分发器和神经突触结构。收集器将上一层不同波长的光脉冲信号收集到同一根波导中，分发器将光脉冲分发给多个神经元，神经突触结构则产生光脉冲信号，输入给下一层结构。基于上述结构实现图片、语音和文本的识别。 创新性分析：①首次研究了一款基于“电学编程、光学读取”模式的光电混合存算一体化器件。与传统电学存算一体化器件相比,拟研发的器件可以进行长距离的信息传输，具有传输带宽高、信号间延迟低、损耗低、抗干扰、集成密度高等优点。②采用硒(Se)掺杂的相变材料作为存算一体化器件的核心功能材料。与采用其他相变材料的存算一体器件相比，以硒参杂的相变材料作为功能材料的存算一体器件有望展现出极低的光损耗。③提出了一种基于“电学脉冲刺激、光学权重调节”的人工神经突触。该突触器件有望成为未来通用型人工神经突触，填补了光电混合型人工突触的技术空白。 先进性分析：①所提出的光电混合工作模式使得该存算一体化器件不但具有传统集成电路的高密度特性，且兼具光通信技术的宽频带、低延迟、抗干扰的优越性能。②所采用硒参杂的相变材料不但继承了传统材料具有的快速相变转化速度、低功耗和稳定性强等特性，且本身在通信波段非晶态透明的同时还保持了相变前后足够大的光学性能差异的特点。③所设计的突触继承了人工电子突触和全光突触的优点，具有高集成度、低功耗、超快响应时间、稳定性强等优点。 独占性分析：根据已取得成果正在撰写专利，以获得该关键技术的独有权。 

1. 痛点问题 目前硅基太阳能电池占据着太阳能电池的主导地位，其中单晶硅电池转换效率已可以达到25%左右，但它们需要比较多的单晶硅材料，生产成本高。而对于多晶硅，由于缺陷较多，转换效率比较低。III-V族材料转换效率高，但是材料和生产成本居高不下，难以推广使用。虽然可以利用纳米柱阵列来提高光吸收能力及减少材料成本，但是由于纳米柱结构具有很大的表面积，载流子较大的表面复合严重影响着器件的性能，而且需要昂贵的设备生长径向异质结和控制掺杂浓度。 2. 解决方案 本项目提出一种磷化铟纳米柱径向同质结阵列结构的简单制备方法，目前已完成高效太阳能电池验证和原型器件的制备，另还有可见光探测器等在研。 本方法是在磷化铟纳米柱制备过程中，利用刻蚀气体中加入氢气，可以同时实现了磷化铟纳米柱阵列和径向同质结的制备，通过控制刻蚀时间及氢气含量，精确控制磷化铟表面掺杂浓度及深度，相比于其他生长径向同质结的方法，本方法设备简单，制备效率高。在降低成本方面，纳米柱结构相比于平面结构具有更好的陷光效应，只需使用少量的材料便可以实现高效光吸收。 合作需求 本项目下一步发展需求主要集中在与太阳能电池相关企业的技术和产品合作，优化和固定产品制作工艺流程，降低生产成本。其次是资本投资、政府政策等方面的扶持。需要的外部资源主要是产业的工程化和市场资源。

3D电子心理沙盘 （一）、软件功能1、3D场景：①提供10个不同样式的沙箱场景，根据沙盘主题进行自由选择，包含草原、沙漠、湖畔、雪地等，沙箱场景与实际沙盘高度逼真。②场景编辑功能：在场景中，可以升降地面，调节水位高度，改变天气状态，比如晴天、多云、阴天、日出、日落、黄昏、黑天。提供60个地表画刷，可以对地面进行背景替换和填充。2、3D沙具①10类沙具，包括人物类，动物类，植物类，建筑物类，景观类，交通运输类……，其他种类。总计不少于1500个3D沙具。②任一沙具不仅可以进行拖动、旋转、移动，还可以删除，同时系统自动记录沙具编号、名称、位置。某些动物类沙具可以设置为动态，如甩尾、踏步、抬头、眨眼等微动作；沙漠或草原可以有明显的刮风、下雨天气。③自定义沙具属性：管理员可以自定义沙具属性，支持沙具的左右、上下、大小、发转等操作，该属性能够为沙具意义分析报告提供参考根据。 3、可外接硬件：具有支持眼动仪的接口。支持眼动追踪功能：系统预留外接眼动仪接口，一旦链接眼动仪即可实时记录游戏者沙盘制作过程中眼动注视情况，回放时可以与沙盘画面同步呈现，给老师提供眼动信息作为咨询参考依据。对于心理沙盘游戏过程中的眼动与心理分析及研究提供客观性数据支持。【眼动仪非标配】 4、沙盘环境操作与设置①通过地形编辑器（地形刷）对场景地形进行上升（凸起造山）、下降（洼陷造湖）、平坦（回填复原）等创造性制作场景，也可以通过控件进行地表切换（变色、草地沙地雪地等地形变换、调整明亮度），进行地形填充与批量化场景创设。②多种天气切换：晴天、多云、阴天、日出、日落、黄昏、黑天等天气与时间设置控件，将选择后的场景更加丰富多彩。③水面设置具有调整水位高低、风吹波浪、水面浑浊、风向角度等4个功能，让场景中的水面更具生气。④根据不同来访者自己的爱好与心理偏向，提供40多种场地颜色切换功能。 5、加载功能。将一次沙盘制作分为若干次，每次均在上次基础上进行沙盘制作，适合多次连续咨询。6、回放功能。系统提供实时回放，将沙盘制作过程重新呈现，可以作为学习资料进行存档留存。 7、报告功能。 ①自动出具心理沙盘分析报告，报告内容分为基本信息、来访者评价、作品截图、移动/摆放列表、沙具使用数量统计图、沙具意义分析、沙具布局热点图、不同象限眼动注视分布图(加载眼动仪则呈现，不加载不呈现)、整体分析记录表等信息。沙盘组织者可以对其中的内容进行编辑。②沙盘报告是根据内部沙具意像智能化出具，是千人千面的智能动态化（非套用静态模板）。

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共轭聚合物因其柔性、可溶液加工、低成本等优点，在柔性显示、电子皮肤和生物传感等功能器件中有潜在的应用价值。高均匀性的大面积加工是共轭聚合物作为有机半导体材料向实际应用转化的重要一步，但具有很强的挑战性。由于共轭聚合物的分子间强相互作用和复杂的链缠结，溶液加工过程中往往产生结晶与无定形区域、排列缺陷、厚度变化等非均匀性现象，限制了共轭聚合物的大面积加工。即使在稀溶液中，共轭聚合物分子之间仍具有一定程度的聚集。因此，如何通过调控聚合物从溶液到固相薄膜的聚集行为和组装过程，从而实现共轭聚合物的大面积加工，并进一步实现“从下而上”器件加工方式，成为了很有挑战性的科学问题。本研究实现了聚合物单分子薄膜大面积加工，并获得了优异的电子传输性能，有望应用于加工制备大面积、高性能的有机场效应晶体管。  共轭聚合物由于分子之间的π−π相互作用和链段缠结，在溶液中形成了特征的1D蠕虫状组装结构，组装体在溶液加工过程中进一步的生长，形成了网络状组装结构，最终通过沉积方法可以在基底上形成2D聚合物单分子层网络（图1）。研究人员首先通过混合溶剂策略调控氟代苯并二呋喃二酮（F4BDOPV）片段与联二噻吩（2T）片段形成的共轭聚合物（F4BDOPV-2T）在溶液中组装行为，并通过垂直提拉法表征了沉积薄膜的形貌。原子力显微镜（AFM）高度图表明在氯仿溶液中沉积得到的薄膜具有特征的网络状形貌，且厚度在很大的实验加工窗口内均保持聚合物单分子层量级（约4 nm）。薄膜吸收光谱、AFM高度以及掠入射X射线散射证明了聚合物单分子层的厚度，且表明单分子层的形成具有宽的加工窗口。聚合物单分子层的形成与基底的性质关系较小，在具有不同接触角的基底均可以沉积得到聚合物单分子层网络。宽的加工窗口和弱的基底相关性非常有利于加工大面积和高均匀性的聚合物薄膜。

利于层状纳米材料比表面积大的特点，在碳基柔性衬底上制备了高性能柔性 超级电容器，及葡萄糖传感器。超级电容器的能量密度最大为50.2Whkg-1,功 率密度为8002 W kg-1 at 17.6 Wh kg-1,充电1分钟能点亮两只绿色LED灯3 到5分钟。性能处于国际先进水平，成果先后发表于JALC0M , 714(2017) 63-70； 763 (2018) 926-934 等。

研究者通过X射线光电子能谱证明界面修饰层对电子传输层与钙钛矿层缺陷的双重钝化作用；通过光、电信号的瞬态响应，证明苯丙氨酸层可提升界面处的载流子电荷转移；通过本课题组创建的宽场荧光成像显微镜，实现了抑制碘缺陷移动的实时原位观测。