本发明公开了一种基于 TiO₂/ZnO 纳米异质复合结构的紫外光探测器结构，其最底层为基底材料，其上为叉指电极，并覆盖一层 ZnO 薄膜，薄膜之上为 ZnO 纳米棒，纳米棒表面为TiO₂纳米结构。本发明还公开了所述紫外光探测器的制备方法：（1）在基底薄片上镀上金属电极形成叉指电极；（2）镀上 ZnO薄膜；（3）合成 ZnO 纳米棒阵列；（5）在 ZnO 纳米棒表面形成TiO<sub>

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。

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。

本发明公开了一种基于探测器温度的红外图像非均匀性校正方 法，通过图像增益校正系数和采集的均匀背景图像，计算探测器在不 同探测器温度点下的偏置本底，进一步地，根据偏置本底和探测器当 前工作温度的对应变化趋势以插值方法估算探测器在当前工作温度下 的偏移校正参数，最后利用图像增益校正系数和偏移校正参数对红外 图像进行两点校正。相应地，本发明还提出了一种对应的校正系统。 本发明无需红外探测器温控系统及调零挡片，根据探测器在不同温度 点下的偏置本底和当前探测器的温度及时有效地计算校正参数，在保 证红外图像校正效果的同时，有效降低了算法复杂度，增加了实时性。

本发明公开了一种基于 Bi 基四元卤化物单晶的半导体辐射探测 器及其制备方法，涉及半导体材料制备的射线成像探测器技术领域。 所述的半导体辐射探测器结构包括以Bi基四元卤化物单晶作为射线吸 光层，电子选择性接触选择层，空穴选择性接触层，分别贴合在所述 吸光层的两面，两个电极分别与两个选择性电荷接触层接触，作为器 件的正极和负极。本发明的半导体辐射探测器具备高灵敏度，环境友 好，稳定等优点。

光电探测器在量子科技、三维成像、激光雷达、生物医学等方面有着广泛应用，被誉为是无人驾驶、无人机、智能机器人等关键设备的眼睛。目前我国在针对极微弱光的探测器主要依赖进口，北京探锐科技有限公司（创业团队拟注册）基于中央民族大学光电实验室和中科院半导体所的自主研发成果和知识产权开展成果转化，开展基于光通讯波段及可见光波段高灵敏度探测器的产业化，微光成像芯片的设计、加工及销售服务。目前已拥有三五族化合物探测器和微型硅基探测器等产品，从材料和器件结构上进行优化和创新，国内首创的高速、低噪APD单光子探测器件设计与制备已达到国际领先水平。团队拥有国家发明专利3项、在申专利10余项，荣获国家自然科学基金、科技部重点研究项目等20余项成果。 本团队属典型的师生共创，李传波教授为团队的技术带头人、国家特聘专家，“青年千人计划”的核心骨干，常年从事半导体光子材料与器件、能源光子器件开发与研制，目前也是中科院半导体研究所教授和中央民族大学教授。梁岩带领的学生核心创业团队包括理学院、经管学院的硕士和博士生。团队主创人员有多年的海外工作经历，也有中科院半导体所的工作经历，也有自主知识产权，可以设计并达到国际领先的参数，实现其进口替代。除了技术之外，最大的优势是成本优势。团队依托主创人员多年来半导体光电材料与芯片的研究工作，有多年海外知名高校及中科院半导体所研究经历，为项目提供强大的技术支撑。初创期间采用产学研相结合的方式，芯片的生产在实验室生产，公司是进行宣传包装、销售。未来规划拓展业务范围。专注于做高灵敏度探测器的技术研发和市场推广，助力“中国芯”走向世界！

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。

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。

主要作了以下几方面探索： 在低维纳米结构的合成、纳米光电器件制造与性能分析方面有良好的研究基础。在纳米光电器件方面，长期从事纳米光电器件的研究与开发，已经成功地合成了一系列纳米结构以及它们异质和复合纳米结构，如TiO2、ZnO、ZnS、ZnS/ZnO 等，并在此基础上制造了基于单个纳米结构的光电器件，测试了其性能。其中发表在国际顶尖一区期刊《Advanced Materials》上的论文被美国加州大学、中科院重点实验室、澳大利亚昆士兰大学等相关课题组报道，被《Nature Communications》、 《Advanced Materials》、《Advanced Function Materials》、《Scientific Reports》等国际著名刊物引用达 123 次；发表在国际顶尖一区期刊《Advanced FunctionMaterials》上的论文被北京大学、清华大学、香港理工大学、台湾国立大学、新加坡南洋理工大学、日本东北大学、美国华盛顿大学等国际名校相关课题组报道，被《Advanced Materials》、《Advanced FunctionMaterials》、《Scientific Reports》、《Energy & Environmental Science》等国际著名刊物引用达 62 次。 在YBa2Cu3O7-δ/ La1-xCaxMnO3氧化物超导与铁磁双层结构中，观察到磁相关的近邻和耦合效应。证明了超导层中的迈斯纳电流与磁层耦合提供的磁场之间存在的相互作用，并明确了来自于超导层的空穴电荷传输到反铁磁层内，使得在靠近超导层的反铁磁薄层内电荷的重新分布，进而发生了铁磁性转变的物理机制。在锰氧化物和铜氧化物组成的铁磁/超导/铁磁/反铁磁异质结中观察到大的负磁阻峰，这是在接近超导转变温度附近的混合态所具有的独特现象，是自旋相关的界面散射的实验证据；另外，我们还发现该类氧化物铁磁/超导异质结中系统发现磁阻峰即随温度变化，其磁阻峰发生正、负性逆转的奇特效应，这是YBa2Cu3O7-δ正磁阻和La0.7Sr0.3MnO3负磁阻相互竞争的结果。其次，利用飞秒激光泵浦探测技术对YBCO/LCMO 异质结进行了泵浦探测，观测了低温下铁磁序和超导序的竞争情况，为进一步研究 YBCO/LCMO 的近邻效应打下了基础。 在 具 有 不 同YSZ(yttria-stabilized zirconia) 掺 杂 量 的YBCO/YSZ 准多层膜中观察到 YSZ 掺杂薄膜发生了化学反应，导致了具有纳米数量级钙钛矿异质相BaZrO3粒子的形成。BaZrO3粒子的形成促使了晶格的不匹配以致沉积中形成了c-轴关联的缺陷。角度相关的J c (H,T)在 H//c区域附近出现的二次峰揭示了c-轴关联缺陷的存在。基于各向异性磁通钉扎理论，我们分离了各向同性钉扎和各向异性钉扎对临界电流密度的贡献。分析表明所研究的准多层膜中产生了各向异性的缺陷，由此形成强钉扎中心，使得准多层膜在高场下仍具有较高的临界电流密度。 应用唯象含时Ginzburg-Landau 理论并使用有限元方法研究了二维、三维介观超导体的涡旋态性质。对于具有不同形状和不同方向外场作用下的介观超导体中观察到了涡旋管交叉缠绕现象。其次，通过对电流驱使下的含弱连接的介观超导带的分析，观察到了介观超导带磁化强度随时间的周期性变化。另外,在我们所研究的小超导环中出现了稳定多涡旋态。随着内半径的增长,我们发现了稳定基态的(l:L)和(2:L)多涡旋态现象。 该项目已获上海市自然基金项目立项支持。