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通信感知一体化氮化镓光电子集成芯片
研究背景 芯片是人类最伟大的发明之一,也是现代电子信息产业的基础和核心。小到手机、电脑、数码相机,大到6G、物联网、云计算均基于芯片技术的不断突破。半导体光刻工艺水平的发展是以芯片为核心的电子信息产业的基石,目前半导体光刻的制造工艺几乎是摩尔定律的物理极限。随着制造工艺的越来越小,芯片内晶体管单元已经接近分子尺度,半导体制作工艺的“瓶颈效应”越来越明显。随着全球化以及科技的高速发展,急剧增长的庞大数据量要求数据处理模型和算法结构不断优化升级,带来的结果就是对计算能力和系统功耗的要求不断提高。而目前智能电子设备大多存在传输瓶颈、功耗增加以及计算力瓶颈等现象,已越来越难以满足大数据时代对计算力与功耗的需求,因此提高运算速度同时降低运算功耗是目前信息工业界面临的紧要问题。 如当年集成电路开创信息时代一样,当下已经普及的光通信正在成为新革命力量的开路先锋。与此同时,光子芯片正在从分立式器件向集成光路演进,光子芯片向小型化、集成化的发展趋势已是必然。相对于电子驱动的集成电路,光子芯片有超高速率,超低功耗等特点,利用光信号进行数据获取、传输、计算、存储和显示的光子芯片,具有非常广阔的发展空间和巨大的潜能。 项目功能 本项目瞄准光通信关键技术及核心芯片,基于量子阱二极管发光探测共存现象,探索关键微纳制造技术,研制出可以同时实现通信、感知功能的一体化光电子芯片。 技术路线 一、技术原理及可行性 本项目主要负责人王永进教授发现如图1所示的量子阱二极管发光探测共存现象,首次研制出同质集成发射、传输、调制和接收器件的光电子芯片,这些原创工作引起了业界相关科研小组地广泛关注,化合物半导体同质集成光电子芯片成为研究热点。香港大学的蔡凯威小组和申请人合作提出湿法刻蚀和激光选择性剥离技术,在蓝宝石氮化物晶圆上实现LED基同质集成光电子芯片(Optica 5, 564-569 (2018))。沙特阿卜杜拉国王科技大学Ooi教授和美国加州大学圣巴巴拉分校Nakamura教授小组在蓝宝石氮化物晶圆上,研制出基于氮化物激光器的同质集成光电子芯片(Opt. Express 26, A219(2018))。中科院苏州纳米所孙钱小组在硅衬底氮化物晶圆上,研制出基于氮化物激光器的同质集成光电子芯片(IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 24, 8200305 (2018))。在NRZ-OOK调制方式下,InGaN/GaN量子阱二极管可实现Gbps的光发射、调制和探测速率(Appl. Phys. Express 13, 014001 (2020))。这些工作表明研发基于光子传输的化合物半导体同质集成光电子芯片以实现片上光子通信是可行的。   二、总体结构设计及工艺流程 本项目提出的同时通信/感知一体化光电子芯片基于常规的蓝宝石衬底氮化镓基多量子阱LED外延片进行设计,无需特殊定制的外延结构。以典型的2寸氮化镓基蓝光LED外延片为例,其外延片结构如图2所示,从下至上依次为蓝宝石衬底、AlGaN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、InGaN/GaN多量子阱层和P型GaN层,通过调节InGaN/GaN多量子阱层的参数(层厚度与In的比例等等)可制备具有不同中心波长的光源器件。   图3为本项目所提出的同时通信/感知一体化光电子芯片结构。在蓝宝石衬底的氮化物晶圆上通过刻蚀和沉积等一系列晶圆级微纳加工技术,制备出单片集成的InGaN/GaN多量子阱LED和PD。光子芯片的P、N电极可以采用倒装技术直接与基板相连,光线从透明的蓝宝石衬底发出,这样不仅使得器件具有优良的电性能和热特性而且简化了其后期的封装工艺。 三、技术创新优势 1、同一块晶圆上集成LED和PD使得两者间距离大大缩短,不仅有助于增强PD对蓝宝石表面反射光线的耦合,提升感知系统性能,而且缩小了器件整体外形,符合集成电子器件小型化、便携化的发展趋势; 2、单片集成的LED和PD器件相比于传统异质的、分立的LED和PD简化了封装形式和工艺,不再需要对LED和PD进行单独的封装,而且同质集成器件的基板也较异质结构的简单统一,极大地缩短了集成系统的制作周期; 3、同时通信/感知一体化光电子芯片采用相同的工艺就可以制作出LED和PD,简化了生长异质材料的复杂性,缩短了器件流片的周期,使用同一工艺就可将LED和PD进行批量生产,有效地降低了生产成本。 四、实验验证 本项目团队所在的Peter Grünberg研究中心拥有完整的LED器件制备、光电性能测试与电学性能测试平台,并且项目成员积累了丰富的测试技术与经验,能够满足本项目的同时通信/感知一体化光电子芯片测试同时表征光电参数与电学参数的需求。下图4所示为器件形貌表征图,从左边依次是扫描电镜图、光镜图、原子力显微镜图。   基于通信感知一体化芯片,本项目利用单个多功能集成器件成功实现了对人体脉搏的监测功能,如图5所示。   另外基于通信感知一体化氮化镓光电子芯片,我们还实现了照明、成像和探测功能为一体的LED阵列系统,如图6所示。该系统可以在点亮照明的同时,实现对外界光信号的探测与感知,通过后端系统处理后,再将信息通过阵列显示出来,实现多种功能的集成。 项目负责人王永进教授是国家自然基金委优秀青年项目、国家973项目获得者,他以第一或通讯作者身份在Light-Sci Appl.等主流学术期刊发表一系列高质量研究论文,获授权中国发明专利23项,美国发明专利2项,被National Science Review、Semiconductor Today等做9次专题报道,荣获2019年中国电子学会科学技术奖(自然科学)、2019年南京市十大重大原创成果奖等。
南京邮电大学 2021-05-11
一种基于光电子全息成像探测原子结构的方法
本发明公开了一种基于光电子全息成像探测原子结构的方法,通过测量强激光作用于原子电离产生的光电子动量谱,分析其中的干涉结构,可以获取原子散射振幅的相位信息。包括:利用高强度的飞秒激光电离原子,测量电离得到的光电子的动量谱。分析测量到的动量谱,从全息干涉图中提取原子散射振幅的相位信息。由于目前还没有探测原子散射振幅相位信息的有效方法,本发明提出的方法将在全面认识原子结构方面有重要的应用价值。
华中科技大学 2021-04-14
电子镇痛仪
由于创伤、切口和其它原因产生的疼痛是大多数人都经历过,且都不愿意再经历的极不舒服的感觉。 电子镇痛仪是利用经皮电刺激(Transcutaneous Electrical Nerve Stimulator,简称:TENS)原理研制的具有较好镇痛效果,且无毒副作用的电子仪器。2002年美国市场以电子绷带名称出现的TENS被R&D杂志评为当年度最有益健康的100项发明之一。美国市场售价在$120——$1050。国内也有类似产品,但由于对原理理解不足,所以使用时针刺感较强,镇痛效果不明显,同时仪器体积较大。 电子镇痛仪操作简单,将刺激电极安置于疼痛区域周围,使疼痛区域在两电极之间。调节刺激强度,根据感觉程度可以逐步增强,使之在可耐受范围内的上限即可。通常使用30——40分钟后,停止使用。每天使用1——4次就可以起到明显效果。
大连理工大学 2025-02-21
光电轮廓仪
纳米科技是21世纪材料技术革命的核心,而纳米测量是纳米技术中重要环节,我校研制的光电轮廓仪是纳米测量的重要仪器之一。该仪器除在计量系统作为传递基准仪外,也可广泛用于材料科学、生物学、化学、微机械学以及半导体工业等领域中的纳米分析测量。   仪器主要技术指标为:   测量方法:非接触式、三维、光学相移干涉法   物镜倍率:40X   测量范围:0.1×0.1mm   测量列阵:510×510象素   最小显示值:0.1nm   测量表面粗糙度范围:Ra~0.1nm-120nm   最大可测量台阶和孔深:1100nm   仪器Ra测量重复性:Ra≤1nm
上海理工大学 2021-04-11
厦门捷能通光电科技有限公司
捷能通专业研发生产LED护眼教室灯、LED护眼黑板灯、录播教室灯、阅览室灯等一系列专业学校护眼照明产品。捷能通,深耕LED照明科技市场,变道教育照明6年好评不断,秉持“用光明守护成长!”的理念,是最早进入教育照明市场的并专注这一领域的领军型企业。  捷能通产品经国家级实验室检测,无蓝光危害、无眩光、无频闪、高显指,并通过CCC、UL、CE、RoHS等认证,拥有教育照明领域的136项专利及288项国家级实验室的检测认证,获得“国家高新技术企业”“厦门市科技小巨人企业”“中国教育装备协会2020年度推荐产品”等99项市级荣誉,同时与厦门大学、厦门理工学院等国内著名科研院校开展密切的科研合作和技术交流。  捷能通品牌至今已在北京、上海 、广东、浙江、湖南、湖北、江苏、安徽、甘肃、黑龙江等全国30多个省市完成超万所的学校的灯光改造,创造上万间健康光环境示范教室,获得到了广大学子、家长及教育人士的认可。 捷能通将继续秉承着“用光明守护成长!”的经营理念,为广大学子的视力健康保驾护航,致力于让全国学校教室照明卫生标准达标率达到100%!
厦门捷能通光电科技有限公司 2021-01-15
电子握力计电子握力测试仪电子握力仪
WCS-100电子握力计   WCS-100型电子握力计具有测量准确、质量可靠、操作简捷、读数方便等特点,主要应用于体质测试中握力数据的测量,面向体育、医卫、劳动、学校、科研等单位开展全民健身活动使用。   技术参数: ■ 量程:0-99.9kg ■ 显示:LCD ■ 分辨率:1%F.S ■ 电压:2节5号电池/直流电源供电
上海欣曼科教设备有限公司 2021-08-23
微仪光电(天津)有限公司
微仪光电(天津)有限公司 2022-05-24
电子万能试验机
产品详细介绍  产品名称:微机控制电子万能试验机  一、主要用途:            WDW型微机控制电子万能试验机主机与辅具的设计借鉴了国外的先进技术,外形美观,操作方便,性能稳定可靠。计算机系统通过凯锐控制器,经调速系统控制伺服电机转动,经减速系统减速后通过精密丝杠副带动移动横梁上升、下降,完成试样的拉伸、压缩、弯曲、剪切等多种力学性能试验,无污染、噪音低,效率高,具有非常宽的调速范围和横梁移动距离,另外配置种类繁多的试验附具,在金属、非金属、复合材料及制品的力学性能试验方面,具有非常广阔的应用前景。同时可根据GB、ISO、JIS、ASTM、DIN及用户提供多种标准进行试验和数据处理。该机广泛应用于建筑建材、航空航天、机械制造、电线电缆、橡胶塑料、纺织、家电等行业的材料检验分析,是科研院校、大专院校、工矿企业、技术监督、商检仲裁等部门的理想测试设备。 二、主要参数 主要技术参数 WDW-10 WDW -20 WDW-50 WDW-100 最大试验力 10kN 20kN 50kN 100 kN 测量范围 最大试验力的2%—100% 试验力准确度 优于示值的±1%(±0.5%为特殊选择) 位移测量 分辨率为0.01mm 变形准确度 优于±1% 调速范围 1—300mm/min或1—200mm/min 拉伸有效空间 600mm(可根据用户要求定制) 主机形式 门式框架结构 主机尺寸 660×450×1700mm 800×600×1800mm 重量 约400Kg 约500Kg 约600Kg 
济南凯锐试验机制造有限公司(济南凯锐机械设备有限公司) 2021-08-23
痕量爆炸物离子迁移谱检测仪
已有样品/n本项目团队经过数年科技攻关, 发明了等离子体源离子迁移谱检测技术, 自主研制的非放射源离子迁移谱检测仪器, 已通过了电磁、 高低温、 高温高湿、 震动冲击、 软件评估、 性能等第三方严格测试。 探测炸药种类、 灵敏度、 检测时间以及准确性等技术指标, 达到或超过欧美同类产品先进水平, 并且设备使用耗材价格低廉。痕量爆炸物离子迁移谱检测仪, 适用于机场、 轨道交通、 地铁、 车站、 码头、 邮政和海关等安检部门使用。
中国科学院大学 2021-01-12
微波诱导等离子体离子迁移谱仪
本实用新型公开一种微波诱导等离子体离子迁移谱仪,包括离子源、进样管、漂移管、气路系统、信号放大采集与数据处理系统,离子源为微波诱导等离子体离子源,微波诱导等离子体离子源包括微波功率发生器、微波耦合腔和放电管,微波功率发生器连接微波耦合腔,微波耦合腔连接放电管,放电管前方设有加速电极,进样管连接漂移管,放电管连接漂移管,气路系统、信号放大采集与数据处理系统均连接漂移管。本实用新型能够提高离子迁移谱仪的灵敏度,拓宽离子迁移谱的应用范围,提高离子迁移谱的稳定性及使用寿命,有效地避免样品离子碎片的生成。
四川大学 2017-12-28
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