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高压大功率半导体器件IGCT
1. 痛点问题
功率半导体是支撑能源领域发展的核心部件。为实现3060双碳目标，我国正在超常规推动新能源发电、大容量输配电和电气化交通等领域，对电压等级4.5kV以上的功率器件需求急速增长。提高器件电压和容量可以减少器件串并联数量、缩减装备体积和成本，是解决城市用地紧张、降低海上风电平台建设成本的关键。然而，受工作机理和制备工艺限制，IGBT器件最大功率等级为4.5kV/3kA和6.5kV/0.75kA，已接近瓶颈，无法满足能源发展需求。因此，亟需更高电压、更大容量、更高可靠性和更低制造成本的功率半导体器件解决方案。
2020年，中国功率半导体市场规模达2000亿元，但90%以上依赖进口，尤其是4.5kV以上器件，近乎全部进口。亟需寻求自主可控的功率半导体器件国产替代方案。
2. 解决方案
本技术面向新能源发电和输配电领域大容量、高可靠的需求，提出了自主化IGCT器件（集成门极换流晶闸管）的设计、制备和驱动控制方案，可以提高阻断电压和关断电流能力、降低器件运行损耗，且可以结合应用工况开展定制优化，如改善器件防爆特性、解决高压装置中的驱动供电问题等，从而实现大容量、高可靠、低成本、高效率的能量管理和功率变换。
目前团队已研制出4.5kV/5kA和6.5kV/4kA的IGCT器件，功率等级全面覆盖IGBT，且具有向更大容量发展的潜力。与IGBT、MOSFET等晶体管器件相比，本技术提出的IGCT具有通态损耗低、耐受电压高、可靠性高、抗干扰能力强等突出优势，符合能源发展趋势，且制造工艺沿用基本沿用传统的晶闸管路线，制造成本低，国内工艺基础好。
清华大学
2021-10-26
二维半导体材料与器件
提出了层数调制、栅极电压调制和自组装单分子层调制等物理、化学改性策略，显著调控了MoS2载流子浓度和功函数，为开发低接触电阻的高性能纳电子器件提供了手段，研究成果发表于ACS Nano、APL等知名期刊，应邀为Adv. Mater.撰写综述一篇。
哈尔滨工业大学
2021-04-14
有机半导体光电导器件研发及应用
① 酞菁纳米材料制备。使用四苯氧基金属酞菁，采用混合溶剂缓慢挥发的方法，得到一维的酞菁纳米线；② 器件组装。使用梳状电极，将酞菁纳米线搭在梳状电极两端，形成电路。得到的酞菁器件对 808 nm光敏感，可以迅速产生响应，恢复时间短，课重复响应。
安徽理工大学
2021-04-13
半导体领域
晶盛机电以技术创新作为持续发展的动力源泉。相继开发出具有完全自主知识产权的全自动单晶生长炉、多晶铸锭炉、区熔硅单晶炉、蓝宝石炉等晶体生长设备，同时开发并销售晶体加工、光伏电池和组件等装备，致力于打造光伏产业链装备技术和规模双领先的装备龙头企业；在半导体产业实现8-12英寸大硅片制造用晶体生长及加工装备的国产化，并取得半导体材料装备的领先地位；成功掌握国际领先的450kg级超大尺寸泡生法蓝宝石晶体生长技术，蓝宝石材料业务具备较强的成本竞争力并逐步形成规模优势；在工业4.0方向，公司为半导体产业、光伏产业和LED产业提供智能化工厂解决方案，满足了客户对“机器换人+智能制造”的生产模式需求。
浙江晶盛机电股份有限公司
2021-02-01
半导体激光打标机
产品详细介绍YD-50W半导体YAG激光打标机
YD-50W semiconductor YAG laser marking machine
主要性能指标: Main performance indexes:
输出功率（W）
Output power (W)
50（可以选配100W）
激光峰值功率（KW）
Laser peak power (KW)
80
波长（nm）
Wavelength (nm)
1064
激光介质 （Nd）
Medium (Nd)
YAG
激光模式
Laser mode
多模multimode
调制频率（KHz）
Modulation frequency (KHz)
≤60
打标范围（mm）
Marking range (mm)
50×50 / 100×100 可选optional
打标线速度（mm/s）
Play line speed (mm/s)
10～7000mmps(直线扫描) (linear scan)
最小标刻字符尺寸（mm）
The minimum engraving character size (mm)
0.2
重复精度（mm）
Repeat precision (mm)
±0.00025
打标线深（mm）
Play lines deep （mm）
≤0.1
打标线宽（mm）
Play line width (mm)
≤0.05
整机功耗（KW）
The power (KW)
<2.5
供电电压
Power supply voltage
220V±22V / 50Hz 12A
配件accessories
旋转辅助器Rotating auxiliary device
产品性能：
1.一体化设计，全新的光路密封方式保证半导体的安全工作，免维护周期长。
2.激光输出功率大，能量连续工作稳定，标刻度深；
3.采用进口高速振镜扫描，速度快、精度高、性能稳定。
4.可根据不同材质、不同效果的标刻要求，激光频率在1-50KHZ可调
5.进口声光调Q系统，锁光效果好，光损耗小，输出功率高，确保激光系统长时间稳定工作。
6.软件控制系统操作简单快捷，支持常用的矢量图形绘制软件格式。电脑编程控制语言界面全中文操作简便快捷独有图形失真软件校正功能，可进行条形码、二维码、图形图像及文字等打标，支持PLT、PCX、DXF、BMP等文件格式
7.标刻图案精细美观、永不磨损。
The properties of product:
1 integration design, new ways of the sealing of semiconductor work safety, ensure maintenance free cycle is long.
2 the laser output power, energy, the scale continuous working stability;
3 imported high-speed galvanometer scanning, high speed, high accuracy and stability.
4. According to different material, different effects of laser engraving, frequency in the 1-50KHZ adjustable
5 Q system, adjustable import acousto-optic light effect is good, light lock loss, high power output for a long time, ensure the stability of laser system.
6 software control system operation simple and quick, support vector graphics software format. Computer programming language interface control all Chinese operation convenient unique graphic distortion, can undertake correction software code, two dimensional barcode, image and text marking, support, PCX PLT DXF, BMP files, etc
7. Engraving pattern fine beautiful, never wear.
使用条件：
供给电源：220V±10％（单相），有独立接地线， 频率50Hz， 电流10A
工作环境：环境温度5～25℃
相对湿度：≤75％（非凝结）
空间环境：整洁、相对无灰尘
电磁环境：计算机可以正常工作
Use:
Power supply: 220V ± 10% (single), has the independent grounding, frequency, current isolator deg
Working environment: the environmental temperature 5 ~ 25 ° c
Relative humidity than 75% (condensate:),
Environment: clean, relative to dust
Electromagnetic environment: the computer can work normally
产品用途：
对电子元器件、合金及氧化物、电工电器、珠宝、眼镜、钟表、汽车配件、塑料按键、通讯产品、环氧树脂、PVC管材、医疗器械、工具配件等进行标记。
Product use:
For electronic components, alloy, electrical appliances, and oxide jewels, watches, glasses, car accessories, plastic buttons, communication products, epoxy resin, PVC pipe, medical equipment, tool accessories for markers.
设备构成：YAG打标机主机 冷却系统 专业工控机 旋转辅助器（选配） 专业打标软件系统
Equipment: YAG laser marking machine is main engine cooling system for professional polymerizing-kettle rotation (optional) professional marking software system
北京神州正天科技有限公司
2021-08-23
宽禁带半导体碳化硅电力电子器件技术
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
电子科技大学
2021-04-10
宽禁带半导体碳化硅电力电子器件技术
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。
电子科技大学
2021-04-10
高光溢出效果半导体纳米晶器件微结构的构筑
本成果以原有的直写型3D打印技术为基础，通过对于现有3D打印技术的进一步开发，实现简便，高效的微结构构筑技术。实现微结构纳米晶器件的高效构筑，进一步提升器件的光溢出效率。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、技术分析
成果源于国家自然科学基金“异价掺杂量子点的合成、聚合物基复合块体3D打印制造与性能研究”，项目编号51872030。本成果以原有的直写型3D打印技术为基础，通过对于现有3D打印技术的进一步开发，实现简便，高效的微结构构筑技术。实现微结构纳米晶器件的高效构筑，进一步提升器件的光溢出效率。传统发光器件由于器件材料的折射率高于空气，光从器件内部向空气传播时，部分光会在器件的内表面发生全反射，从而无法实现高效的光溢出效果。2017年，Nature Photonics上报道的块体荧光器件内部发出的光大量的在器件边缘聚集（75%），正面与背面光溢出量的总和仅仅为25%(Nature Photonics, 2017,11,177-185.)。本成果以器件内部微结构构筑为基础，通过微结构在器件内部的全反射界面构筑，改变光在材料内部的传输路径，实现器件正面的光溢出效果增强。
本专利的高光溢出效果可以广泛的应用于激光器、LED照明领域，提升能源利用效率。目前本专利可以将块体材料单侧约为~25%的溢出效率提升至~80%，约为3.2倍的提升。保守估计将此技术用于实际器件中，可以实现2倍以上的提升，这就意味着对于能源的消耗可以降低至原有的50%。照明约占全球能源消耗的15%-19%，全球温室气体排放的5%-6%。据统计2021年，全球照明市场总市值达到8089亿元。照明技术是任何一个国家与地区都不可或缺的，高效的照明技术不仅可以为解决全球的能源危机提供有效解决途径，同时为减少碳排放作出巨大贡献，产生巨大的经济效益。
北京理工大学
2022-08-17
半导体测试设备监控系统
南京工程学院
2021-04-13
新型半导体异质结材料
上海科技大学物质科学与技术学院教授于奕课题组与美国普渡大学研究团队合作，在新型半导体异质结研究中取得重要进展，首次成功制备并表征了二维卤化物钙钛矿横向外延异质结。相关研究成果日前在线发表于《自然》。半导体异质结精准制备是半导体器件的起点，是现代电子学和光电子学的重要基石。卤化物钙钛矿材料作为一类近年来引起广泛关注的新兴半导体，在太阳能电池、发光二极管、激光等领域展示出巨大的应用前景。在构建卤化物钙钛矿半导体异质结的道路上，有两个科学难题一直未得到解决。一方面，该材料易发生离子扩散，难以获得高质量的原子级平整的异质界面；另一方面，卤化物钙钛矿对空气、水分、电子束辐照等因素十分敏感，其微观结构解析特别是原子结构成像困难重重。缺乏原子结构信息的指导，材料的精准构筑与性能设计难以开展。于奕课题组与合作团队在这两个前沿难题的解决上取得了突破。研究人员在材料制备过程中引入刚性有机配体来抑制离子扩散，成功制备了二维有机—无机杂化卤化物钙钛矿横向异质结；发展了低剂量像差校正电子显微技术，首次揭示了二维横向异质结的界面原子结构，直接证实获得了原子级平整界面。同时，于奕团队找到了一种优化的低剂量成像方法，首次实现了辐照敏感的二维横向异质结原子结构解析。这一突破提供了界面原子结构、缺陷构型以及晶格应变等准确信息，为这类新型半导体异质结的微观结构设计提供了直观的指导。在这些研究发现的基础上，研究团队进一步合作，展示了新型异质结原型器件中的整流效应，验证了这类新型半导体走向应用的前景。相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2219-7
上海科技大学
2021-04-11