一、产品简介      目前四象限探测为比较理想的线性定向传感器，本实验仪为四象限探测与光电定向相关的实验装置，包含硬件电路设计对探测信号的处理包括信号的加减等，最终将测量结果显示在数字表头上；单片机采集探测信号，并对信号进行处理，将实验结果显示在显示屏上，或者上传给上位机，上位机对数据进行处理并显示在显示器上。 二、实验内容 1、系统组装调试实验 ；   2、红外发射管伏安特性实验； 3、红外接收管暗电流和光电流测量实验； 4、PWM脉冲波调节激光发射器电压实验； 5、四象限探测器输出脉冲信号放大实验； 6、四象限探测器输出脉冲信号展宽实验； 7、由电阻构成的硬件和差运算电路实验； 8、由运算放大器构成的硬件和差运算电路实验； 9、坐标计算实验； 10、四象限探测器输出信号数据采集实验； 11、四象限位置测量系统设计实验（LCD128*64显示测量坐标）； 12、上位机软件实验； 13、扫描寻光实验； 14、半自动跟踪实验； 15、全自动跟踪实验； 16、外接驱动信号跟踪实验； 17、四象限探测外接信号调制解调实验； 三、平台配套文件资料   实验指导书1本；  

洁净厂房作为高洁净度生产场景的核心载体，其选址规划、厂区布局、主体建设与配套设施设计，直接决定了生产环境的洁净可控性与产品质量安全。为从源头规避污染风险、保障洁净生产体系长期稳定运行，结合行业合规要求与工程实践经验，对洁净厂房全流程建设核心要求进行系统化规范与细化明确如下： 一、洁净厂房选址核心要求 洁净厂房选址应遵循 “源头防控、合规优先、风险可控” 的基本原则，优先选择环境清洁、无显著污染隐患的区域，从地理区位上杜绝外源污染物对生产环境的侵扰，核心管控要求如下： 污染源防护距离管控洁净厂房选址应与各类有毒有害场所及其他污染源，保持不低于 25 米的最小卫生防护距离，确保生产环境不受外源污染物污染。其中污染源特指可能产生病原性微生物污染、严重危害性污染物的场所，主要分为三大类：一是工业扩散性污染源，包括化工厂、水泥厂、石材加工厂、石灰厂、冶炼厂、危险化学品生产仓储企业等，存在持续性粉尘、有毒有害气体、放射性物质及其他扩散性污染物隐患的场所；二是固体废弃物与环卫污染源，包括生活垃圾、工业固废的收集、存放、中转、处置全链条场所；三是生物性污染源，包括畜禽屠宰场、规模化畜禽饲养场、公共厕所、集中式污水处理设施等易滋生病原微生物、产生恶臭污染的场所。 选址环境底线要求厂区严禁选址于对食品、药品、精密元器件等生产产品存在显著污染风险的区域，厂区周边不得存在有毒废弃物处置点、持续性粉尘排放源、有毒气体扩散源、放射性物质存放点等无法通过防控措施消除的扩散性污染源。选址阶段应同步评估区域常年主导风向，优先将洁净厂房设置于污染源的常年主导风向上风向区域，避开下风向污染扩散带，最大程度降低大气污染物侵入风险。 不可规避污染源的防控要求若区域内各类污染源难以完全避开，必须开展专项污染风险评估，并配套设置可靠、有效的污染防范措施。包括但不限于设置全封闭物理隔离围挡、高密度防护林带、强化净化新风系统的多级过滤等级、调整新风取风口位置与高度等，经技术验证可彻底清除污染源对生产环境造成的影响，杜绝交叉污染风险后，方可开展后续建设工作。 二、厂区总平面布局与环境管控规范 厂区整体布局应遵循 “功能分区清晰、动线合理分离、污染全程防控” 的原则，实现厂区全域环境的闭环管控，核心要求如下： 功能分区与交叉污染防控厂区应按生产属性、洁净等级、使用功能，明确划分洁净生产区、辅助生产区、仓储物流区、办公生活区四大功能板块，各区域边界清晰、动线独立，严禁交叉设置。其中生活区与洁净生产区必须保持足够的防护距离或完全物理分隔，生活污水、生活垃圾处置设施、餐厨区域等，应远离洁净车间设置，杜绝生活源的生物性、化学性污染物向生产区域扩散。厂区人流、物流、污流应设置独立通道，顺向流转不折返、不交叉，从厂区全局规避交叉污染风险。 厂区全域环境与虫害防控厂区应保持全域环境整洁，无裸露垃圾、无积水洼地、无卫生死角，从源头消除鼠类、蚊蝇、蟑螂等病媒生物的孳生条件。生产场所周边不得设置易导致虫害大量孳生的潜在场所，若厂区周边存在此类风险源，必须配套设置全封闭物理隔离屏障、常态化虫媒监测体系与无害化消杀方案，确保洁净生产环境不受生物污染侵扰。 厂区道路与绿化管控厂区内主干道、支道及生产区周边道路，应全部采用混凝土、沥青等硬质材料铺设，路面平整密实、无破损、无扬尘、无积水，确保人流、物流运输过程不产生二次粉尘污染。厂区绿化应遵循 “防污染、防虫害、低干扰” 原则，绿化植被与洁净车间外墙、新风取风口应保持不小于 5 米的安全距离；优先选择无飞絮、无花粉扩散、易养护的常绿品种，严禁种植易滋生虫害、产生大量花粉 / 飞絮的植物。绿化区域应设置完善的灌溉与排水系统，定期开展修剪、养护与病虫害防治工作，杜绝绿化区域成为虫害孳生地与粉尘污染源。 三、厂房与洁净车间主体建设要求 厂房与洁净车间的建设规模、功能布局、洁净等级设计，必须与生产产品的品种、生产批量、工艺要求及行业合规标准完全适配，核心要求如下： 空间适配与作业区划分厂房应具备与生产规模相匹配的建筑面积与空间尺度，根据生产工艺流程、洁净度级别要求，合理划分洁净作业区、准洁净区、一般生产区、辅助作业区等功能区域。工艺布局应遵循 “由低洁净度向高洁净度逐级过渡” 的原则，减少洁净区域的非必要开口，各区域动线顺向不交叉，杜绝生产过程中的交叉污染。洁净车间的空间尺度应同时满足生产设备安装、人员操作、物料流转与净化系统运行的双重需求。 关键功能区域物理分隔厂房内设置的检验检测室、原辅料暂存区、成品仓储区、工器具清洗消毒区等，必须与生产作业区域（尤其是高洁净度生产区）进行严格的物理分隔。其中检验室应独立设置，与生产区域完全分隔，检验过程中产生的废液、废弃物、微生物培养物等，应设置专用的处置通道与无害化处理设施，严禁检验区域的污染物回流至生产区域，造成产品污染。 建筑结构基础规范厂房建筑结构应具备良好的密闭性、保温隔热性与结构稳定性，洁净车间的墙体、地面、顶棚应采用平整光滑、无裂缝、不积尘、易清洁消毒、耐腐蚀的合规材料，符合洁净生产环境的建筑规范要求。车间门窗应采用密闭性良好的材质，配套设置防虫、防尘、防鼠设施，洁净区域的门窗不得直接向非洁净区域开启，确保洁净环境的密闭可控。 四、净化系统配套空间与建筑条件专项要求 洁净车间的净化空调系统、送回风管路等核心设施，对厂房建筑本体条件有明确的专项要求，需在厂房设计与选型阶段同步规划、提前预留，保障净化系统稳定达标运行，核心要求如下： 车间层高与竖向空间预留洁净车间的楼层净高，需结合净化系统送回风管道管径、安装空间、吊顶内障碍物（消防管线、结构梁体等）的高度综合核算，楼层最低有效净高，即障碍物底部至地面的净距，必须满足通风管道安装、设备布置与后期检修的最小空间要求。送回风主管道的管径，需根据车间设计洁净等级、换气次数、所需总风量进行精准水力核算，同步预留管道保温、支吊架安装、检修操作的冗余空间，严禁因层高不足导致风管管径压缩、风量不足，进而影响洁净车间洁净度达标。常规非单向流洁净车间，吊顶内风管安装区域的净空高度不宜低于 1.2 米，车间完成面净高需同时满足生产设备安装与人员操作需求。 净化空调机组安装空间预留净化空调系统分为室外机组与室内洁净送风柜（空气处理机组 AHU）两大核心部分，厂房选型与设计阶段必须同步预留对应安装空间。其中，室外空调机组的安装位置，需具备良好的通风散热条件，远离粉尘、油烟、废气排放口与新风取风口，预留机组安装、检修、维护的充足操作空间，同时需提前规划机组运行的降噪减震措施，避免对周边环境与洁净车间造成振动与噪声影响。室内洁净送风柜应优先设置在专用的净化空调机房内，严禁直接设置在洁净生产区域内，机房位置应靠近洁净车间，缩短送风管路长度，降低风量损耗与冷量损失。 专用净化空调机房设计要求厂房总建筑面积规划中，除生产所需的洁净车间、辅助区域面积外，必须根据净化系统的冷量需求、机组规格、管路排布，预留独立、专用的净化空调机房。机房的面积、层高、承重荷载，需与空调机组、水泵、水箱、配电控制系统等设备的尺寸与运行参数完全匹配，同时预留设备检修、管路更换的操作空间。机房应设置完善的通风、排水、降噪、减震设施，满足设备长期稳定运行的环境要求，严禁将机房与生产区域、仓储区域合并设置，杜绝设备运行产生的粉尘、噪声、振动对洁净生产环境造成干扰。 送回风管路系统的建筑适配洁净车间的送回风管道布局，应在厂房建筑结构设计阶段同步规划，提前预留主管路的穿梁、穿墙孔洞，规避结构柱体、消防管线、给排水管线等障碍物对管路排布的影响。回风系统的设计需结合车间布局，合理设置回风夹道、回风竖井，预留对应的建筑空间，确保送回风系统的气流组织均匀，满足洁净车间的洁净度、温湿度、压差控制要求。 本规范所有技术要求，除满足上述条款外，还应符合《洁净厂房设计规范》GB 50073、对应行业生产质量管理规范（如食品生产通用卫生规范 GB 14881、药品 GMP 等）的国家现行标准要求，实现合规性、安全性与实用性的统一。

济南格非生物技术有限公司成立于2012年4月，是一家服务于生命科学领域的企业，专业提供涉及分子生物学、细胞生物学、生物化学、免疫学、食品药品检验、临床检验等相关领域的试剂、消耗产品、仪器的推广与销售。 公司目前拥有Corning、、依科赛、四正柏、硕华等国内外多个生物技术公司的一级代理权及分销权。客户遍布于细胞生物学、免疫学、农业、林业、生态等生命科学领域的高校、研究所、医院、疾病控制、检验检疫、药物研发、生物技术公司和食品工业等单位。现在已发展成为一家专业从事生物技术产品销售和生命科学技术服务的综合性生命科学公司，。      公司拥有一支以专业技术背景的管理、销售团队，公司以敢于创新、忠于服务、诚信经营为宗旨与理念，致力于服务生命科学领域的研究发展。我们将通过自己的努力使济南格非成为一支在齐鲁乃至全国生命科学领域都具有影响力的专业供应商和服务商。

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。

一种具有微纳结构的α-Fe2O3光电极的制备方法，具体作法是：取不锈钢片和钛片，用砂纸抛光，清洗，将洗净的材料超声处理，取出备用；配制电镀液，以钛片做阴极，不锈钢片做阳极，采用稳压直流电源电镀时间分别3-5s，室温30℃，电镀完后将钛片取出，洗净，晾干，得纳米铁立方体，再将覆盖有纳米铁立方体的钛片至于马弗炉中焙烧，取出即得微纳结构的α-Fe2O3光电极。该方法设备简单，能耗低，适合大规模生产；同时用该法制备的所制得的微纳结构的α-Fe2O3呈球形，可以对光进行全方位的反射，同时微米球表面分布很多纳米带，可进一步增强电极的比表面积，作为光电极，其光的利用率高，电流密度大。

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。