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。

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

已有样品/n目前已开发出：直接数字频率合成器（DDFS）、数模转换器（DAC）、模数 转换器（ADC）、北斗+GPS 多模导航型射频芯片、CPT 原子钟微波电路等。 个人行车定位与导航终端、行车记录仪、电子狗； 智能手机、平板电脑等移动信息终端； 交通运输车辆管理与跟踪系统； 航海、船舶作业导航与定位设备； 测绘、水利、森林防火、减灾救灾和公共安全等。

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。

        技术成熟度：技术突破         目前的潮流能发电机组以直驱液压变桨及带变速箱的液压变桨为主，其发电机和变速箱均采取机械动密封方式进行密封防水处理，海洋环境下，机械动密封的可靠性和运行效率往往冲突，密封层级多运行阻力大，效率低，密封层级少，密封可靠性差，机组的运行可靠性大大降低。光伏、波浪、海流一体化集成发电，波浪能与海流能水轮机对转并通过磁力耦合驱动发电机增速，具有多能互补、高效获能、转换效率高、结构简单、运行可靠等特点，为规模化海洋能开发提供创新型设计。         意向开展成果转化的前提条件：中试放大及产业化工艺开发资金支持

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）。

宽禁带半导体碳化硅(SiC)材料是第三代半导体的典型代表之一，具有宽带隙、高饱和电子漂移速度、高临界击穿电场、高热导率等突出优点，能满足下一代电力电子装备对功率器件更大功率、更小体积和更恶劣条件下工作的要求，正逐步应用于混合动力车辆、电动汽车、太阳能发电、列车牵引设备、高压直流输电设备以及舰艇、飞机等军事设备的功率电子系统领域。与传统硅功率器件相比，目前已实用化的SiC功率模块可降低功耗50%以上，从而减少甚至取消冷却系统，大幅度降低系统体积和重量，因此SiC功率器件也被誉为带动“新能源革命”的“绿色能源”器件。 本团队在SiC功率器件击穿机理、SiC功率器件结终端技术、SiC新型器件结构、器件理论研究和器件研制等方面具有丰富经验，能够提供完整的大功率SiC电力电子器件的设计与研制方案。目前基于国内工艺平台制作出1600V/2A-2500V/1A的SiC DMOS晶体管（图1，有源区面积0.9mm2）；4000V/30A的SiC PiN二极管（图2）；击穿电压>5000V的SiC JBS二极管（图3）。 a b c 图1 1.6-2.5kV SiC DMOS器件：(a)晶圆照片(b)正向IV测试曲线(c)反向击穿电压测试曲线 a b c 图2 4kV/30A SiC PiN器件：(a)晶圆照片(b)正向导通测试曲线(c)反向击穿电压测试曲线 a b c 图3 5kV SiC JBS器件：(a)显微照片(b)正向导通测试曲线(c)反向击穿电压测试曲线

本团队在SiC功率器件击穿机理、SiC功率器件结终端技术、SiC新型器件结构、器件理论研究和器件研制等方面具有丰富经验，能够提供完整的大功率SiC电力电子器件的设计与研制方案。