太赫兹（THz）科学技术既是重大的基础科学问题，也是国家的重大需求。然而，作为一段全新的的电磁波谱，实现THz波传输与控制的相关器件极为匮乏，大大限制了THz科学技术的发展及应用。本项目提出了THz波物质探测、低损传输、高速控制的新理论和新技术，研制出多种实用化THz功能器件。本项目的主要成果包括：(1) 提出了THz波吸收的理论模型，研制出吸收率达到85%以上的窄带、多带和宽带太赫兹吸收材料，解决了传统电磁波吸收材料无法有效工作于THz频段的技术难题；(2)提出“人工电磁结构”与“电子功能材料”相结合构建可调谐太赫兹功能器件的思想，研制出开关速率达到0.1ms的太赫兹开关、调制速率达到10Mbps的太赫兹波调制器，带内透射达到80%的太赫兹带通滤波器，以及高效太赫兹功率衰减器；（3）基于高阻Si的深能级掺杂技术和石墨烯二维晶体材料，研制出宽带太赫兹波空间调制器，开关速率达到5MHz，空间调制面积达到3英寸，为提高太赫兹成像速率和分辨率奠定了基础；(4)提出极化约束实现太赫兹波导低损耗传输的新概念。基于“聚合物空芯波导”与“周期性金属光栅结构”的集成，研制出一种双面光栅聚合物空芯波导实现了单模的传输,大幅度降低太赫兹传输损耗到0.68dB/m，达到了实用化的要求。 这一研究成果既加深了对THz波谱特性和基本物理现象的理解，也解决了THz传输、控制、波谱识别和应用成像的多个关键科学问题。本项目成果的实施，可望实现载波300GHz以上高速无线通信，为太赫兹波无线通信、雷达探测、医疗诊断以及以及波谱成像等应用系统提供了重要的技术支撑。在Appl. Phys. Lett., Sci. Rep., Opt. Lett., Optics Express, J. Opt. Soc. Am.等国际主流期刊上发表SCI 论文66 篇。申请国家发明专利22 项，已授权专利7 项，获得教育部自然科学一等奖1项。跟国内外综合比较，本项目的研究成果总体上处于国际先进水平，对推动太赫兹科学快速进入实际应用领域具有重要的科学意义。

本项目提出了THz波物质探测、低损传输、高速控制的新理论和新技术，研制出多种实用化THz功能器件。

"以α-BaTeMo2O9为代表的含碲的化合物是一类新型光电功能晶体，在偏光、声光、拉曼等光学领域内具有重要的应用价值。此类化合物具有透光宽，双折射大，易生长，物理化学稳定等优点，是偏光和声光器件的优选材料。 山东大学在该系列晶体生长和器件的研究方面具有独立的知识产权，可以生长出大尺寸（≥50 x 50 x 100 mm3），高质量（光学均匀性≤10-5）的单晶；并在器件的制作中突破了国际上单轴晶体的限制，偏振棱镜消光比>30000:1，达到高质量冰洲石器件水平；声光调Q器件衍射效率>84%，高于同等条件下的TeO2器件。晶体生长处于世界领先水平，器件设计具有国际、国内专利，总体水平处于国际领先。该成果获得教育部自然科学二等奖，主要用于先进光学及其电学领域，如医疗、军事、激光加工、激光雷达、激光探测等。据统计，目前国内声光调制器件和偏光器件总产值约为2亿元。而现有的材料已经不能满足相应研究和产业的需求。作为新型光电功能晶体及其器件，在满足现有要求的基础上，填补了此类材料和器件在中红外波段内的国际空白。此外，独立的知识产权有利于产品推广，具有重要的社会和经济效益。 "

        技术成熟度：技术突破         传统CMOS工艺的图形处理器通常是由探测、存储、处理等多个分立系统构成，不可避免的增加了集成电路的复杂性、功耗和成本，忆阻器在新型信息存储器件、存算一体化技术及人工神经网络等领域有着巨大应用潜力。         研发团队发展的感存算一体化新型光电忆阻材料与器件能够解决传统人工视听觉系统在容量、集成度、速度等方面的技术瓶颈问题，是实现高效智能视听觉传感系统的基础。研发团队首次在基于氧化钨材料忆阻突触器件的视听觉系统中模拟了速度检测的多普勒频移信息处理，进而实现高通滤波和处理具有相对时序和频移的尖峰数据。这些结果为视听觉运动感知的模拟提供了新机会，促进了其在未来神经形态传感领域的应用。         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

电致变色器件是一种纳米多层膜功能器件。它是一种通过低电压（1-5V）、无电流、零能耗驱动的多功能变色器件。它可以根据需求智能化地调节可见光透射率和反射率以及红外光的发射率，从而在在智能化高效节能窗、航天器表面热控、武器装备隐身、汽车无眩光后视镜等领域具有广阔的应用前景。项目组自主研究开发出了完全自主知识产权的两种新一代全固态电致变色器件：全无机薄膜型和无机/有机组合型电致变色器件。 研究了电致变色器件在三个方面的应用特性：作为智能化高效节能窗对于太阳光透过率的调节作用；作为卫星表面智能热控器件其表面红外发射率的调控特性和太阳能光谱波段的反射率调控特性；作为多频谱隐身器件在可见光和红外迷彩以及红外特征抑制方面的色彩和红外发射率调制。 自主开发了高性能的无机固态离子导体薄膜和有机离子导电胶两种全固态电致变色器件中的核心技术。研发了全固态电致变色器件的专用镀膜制备技术和装置。获得国家发明专利4项。发表学术性研究论文30多篇。

本项目通过多年研究，发现了物质/结构在太赫兹波段产生的共振、吸收、折射、滤波、偏振等多种新现象和新效应。发展了太赫兹波物质探测、低损传输、高速控制和光谱成像的新手段和新方法。在太赫兹波谱应用和功能器件研究方面取得了重要进展，研制出多种实用化的太赫兹功能器件。近5 年来在Appl. Phys. Lett., Optics Letter, Optics Express, J. Opt. Soc. Am.等国际主流期刊上总共发表SCI 论文57 篇。申请国家发明专利22 项，已授权专利7 项。本项目多项研

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。

本发明提供的一种面向物联网的砷化镓基具有热电转换功能的MESFET器件，主要包括MESFET和热电偶。MESFET选择半绝缘的GaAs作为衬底，通过GaAs工艺和MEMS表面微机械加工实现具有能量转换功能的MESFET。在源漏栅的金层四周制作一层二氧化硅，化学机械抛光后，制作热电偶的金属Au型热电臂和砷化镓型热电臂，蒸金连接两种热电偶臂，将源漏栅的热电偶电极进行金属连线，留下两个热电偶电极作为塞贝克电压的输出极。该砷化镓基具有热电转换功能的MESFET器件根据塞贝克效应，可以将器件工作产生的热能转换为电能，实现能量收集的同时缓解了散热问题。通过检测输出塞贝克电压的大小来实现对热耗散功率大小的检测。

项目团队在印刷制造领域有多年的研究基础，形成“基础研究-关键技术-应用突破”的全链条研究方式，构建了印刷电子低成本制造技术及应用集成模式，发展了系列先进防伪功能油墨、高性能导电油墨和活性储能功能油墨，并实现了其在光学防伪、智能服装以及智能包装等领域的应用推广。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 项目团队在印刷制造领域有多年的研究基础，形成“基础研究-关键技术-应用突破”的全链条研究方式，构建了印刷电子低成本制造技术及应用集成模式，发展了系列先进防伪功能油墨、高性能导电油墨和活性储能功能油墨，并实现了其在光学防伪、智能服装以及智能包装等领域的应用推广，成果达到国际领先水平。发表SCI论文80余篇，出版专著4部，授权专利23项（发明专利20项）。本成果的关键技术与创新点主要体现在四个方面： （1）基于上/下转换多模式光学功能油墨化策略，发展了新型长效功能防伪油墨，将传统的单一颜色印刷光学防伪图案升级为全彩色防伪图像，在国际上率先实现了特定波长防伪和机密印刷图文信息隐藏与编码。实现了一系列包括近红外激发的多色可见上转换发光防伪功能油墨、紫外光激发多色下转换发光防伪油墨以及兼具上/下转换发光特性的防伪功能油墨的配制，能够满足多种印刷方式（丝网印刷、喷墨印刷以及R2R印刷），在多种包装基底材料上（PET、纸张、织物等）具有良好的印刷效果和防伪应用。 （2）创新的采用同时从电极结构内部和功能油墨外部优化的双重策略，利用大面积丝网印刷技术实现了柔性超级电容器的全印刷工艺制备，率先揭示了印刷工艺对器件性能影响的关键决定机制和内在工作机理。实现了多种高性能储能材料，如金属氧化物，导电聚合物，MOF类功能材料及其复合材料的制备与油墨化处理，所制备的印刷柔性超级电容器的比电容可达到16.8 mF cm-2（0.1 mA cm-2），同时具有长的循环稳定性（＞5000次），优异的能量密度和功率密度（0.5 mW cm-2）。本项目提出的印刷电子技术代表了超级电容器制造业的一种范式转变，它为柔性超级电容器提供了一系列简单、低成本、省时、多功能和环保的制造技术，在未来电子产品中具有巨大的应用潜力。 （3）发展了系列功能传感油墨，实现了高度灵敏和循环稳定的柔性传感器的全印刷制造，揭示了功能导电油墨组分与配比对传感性能的影响规律以及印刷柔性传感器的传感机理，系统评估了印刷柔性传感器的传感性能，所制备的印刷传感器的应力传感范围可达到155%，最大灵敏度为6.3×104，最快响应速度可达到18 ms，循环稳定性＞1000次，并且成功应用于运动、健康监测和智能包装中。 （4）完善了全印刷制造相关理论，解决了印刷制造薄膜类电子器件结构精度低共性问题，利用多种印刷技术实现了高性能柔性/可拉伸电极和柔性加热器件的图案化制造，研究并揭示了其运行工作机理，实现了部分印刷电子器件的集成与成果转化。

       成熟度：技术突破         多孔有机聚合物是一类新兴的功能性高分子材料，相比传统高分子交联树脂，其具有类似无机分子筛的微孔，具有更高的官能团密度，已被广泛用于储存、分离或催化等领域。然而当前许多性能优良的多孔有机聚合物成本过高，严重制约着其实际应用。我们合成的价格低廉且性能优秀的多孔有机聚合物，其性能与当前典型多孔有机聚合物相当，而价格为它们的几十分之一或几百分之一，目前在储存氨气、分离二氧化碳及分离水中污染物（如硼酸，Hg2+等）等方面已完成实验室测试，这些成果将为多孔有机聚合物的真正应用打开通道。         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