疾病标志物的发现与鉴定对于疾病早期诊断、预防、治疗与预后具有重要意义，其状态的改变与疾病的发生与发展情况密切相关。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 疾病标志物的发现与鉴定对于疾病早期诊断、预防、治疗与预后具有重要意义，其状态的改变与疾病的发生与发展情况密切相关。基于化学修饰电极的生物传感器可将电极表面生物分子反应产生的信息直接转换为电信号加以输出，有望为癌症、传染性疾病、炎症等重大疾病的标志物检测提供快速、便捷的自动化方法。然而，抗原及抗体蛋白质等生物分子与电极界面的电荷传输机制尚不明晰，制约了这一传感技术在疾病标志物检测中的发展与应用。

大功率复杂波形激光脉冲种子源主要用于产生高功率的复杂波形激光脉冲。在MOPA（Master Oscillator Power Amplifier）系统中的输出光脉冲，会因系统内部的多次光放大而带来波形劣化。克服该技术缺陷的主要手段是对种子光脉冲进行整形，以修正最终的高功率脉冲波形。这要求种子源系统输出的光脉冲能同时满足大功率和复杂波形。 MOPA系统主要应用于需要强激光脉冲的激光标记、材料加工、或其它特殊领域，大功率复杂波形激光脉冲种子源是提升输出激光脉冲质量的核心技术。

本发明公开了一种用于激光脉冲整形的等离子体开关，该等离 子体开关的背景气体中混有易电离的气体，并使气体能够处于不断流 动的状态，开关中还放置有冷却装置。易电离的气体可以为三乙胺。 开关的具体结构包括真空腔，以及位于真空腔内的第一透镜、第二透 镜、风扇和热交换器；第一透镜、第二透镜为两个相同的 ZnSe 透镜， 真空腔上开有两个正对的观察窗，用于激光的输入和输出；真空腔的 两个观察窗的中心，与第一透镜、第二透镜的中心在

本发明涉及一种表征太赫兹量子级联激光器多模效应的电路建模仿真方法，首先建立表征 THzQCL 有源层内部载流子输运特性的多模速率方程组；接着建立表征ThzQCL内部多模态效应的物理方程模型； 然后通过变量代换和化简得到相应的等效电路模型；建立表征 THzQCL 输入端电气特性的等效电路模型； 建立表征 THzQCL 输出端光功率特性的等效电路模型；最后建立电路宏模型，包括一个电气端口和一个 光功率输出端口，基于电路宏模型进行光电性能仿真和输出光谱性能测试。本发明可测试温度对 THzQCL 各种光电性能的影响；可支持实现对 THzQCL 光电性能和输出多模效应的模拟和仿真。 

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。

单频窄线宽激光的产生，主要依靠谐振腔的腔长。谐振腔腔长越长，所产生激光线宽越窄。但是由于半导体激光器的腔长天然短，很难产生量级上的变化，因此采用半导体发光的窄线宽激光器多采用外腔的方式实现。最通用的方式是用一段长光纤作为反馈腔，在光纤中用无源光栅作为反射镜。这样做优点是生产较容易，易于实现窄线宽。但是光纤的抗干扰设计难，无法实现大功率输出。研发小尺寸、高可靠、低成本的窄线宽激光器是激光器发展的重要方向之一。本项目研发的微型化、高可靠、高功率、低成本的半导体外腔窄线宽激光器，其微型化指标将满足绝大多数光电系统和光电模块的集成化需求，抗干扰，抗震动，温度适应性满足工业化产品的高要求，低成本性满足消费级光电模块应用，高功率输出满足汽车电子，工业制造等高功率需求。本项目将研发完整的量产工艺，满足单条产线月产50k个激光器的量产需求，从而将窄线宽激光器第一次普及到基础工业领域。 本项目的微型化半导体外腔窄线宽激光器，线宽可控制在2-100kHz，最大输出功率500mW，可产生线性调频信号，波长可定制即可。

本发明属于激光表面改性技术领域，公开了一种宽光束、可调送粉角的快速高效半导体激光熔覆装置，包括半导体激光器(1)、光束整形与菲涅尔聚焦系统(2)、可调宽光带送粉头(3)、送粉器(6)、高速机床(5)、六轴联动机器人(4)及中央控制系统(9)，光束整形与菲涅尔聚焦系统(2)用于将激光整形并聚焦成宽光带激光；可调宽光带送粉头(3)用于向待处理的大型轴型工件表面输送粉末及宽光带激光；工件直径大于1000mm，长度不低于10m。

一种多元化合物半导体单晶的制备方法,工艺步骤为:①清洁坩埚,②装料并除气封结,③晶体生长,④退火与冷却。与该方法配套的单晶生长装置含有可移动下炉加热器及含有中部辅助加热器的单晶生长炉,它可以灵活根据多元化合物的结晶习性,实现对结晶温度梯度区的温场调节,获得化合物单晶生长所需的窄温区、大温梯的结晶温场分布,维持固-液界面的稳定,实现单晶体的平界面生长。使用该生长装置,采用坩埚下降法可成功生长出外观完整、结晶性能好的多种多元化合物半导体单晶体。

将纳米级尺寸石墨烯量子点修饰到超薄ZnO纳米片表面，同样可大提高ZnO纳米片的光催化性能。

主流硅基芯片CMOS（互补金属氧化物半导体）技术正面临短沟道效应等物理规律和制造成本的限制，需要开发基于新材料和新原理的晶体管技术来延续摩尔定律。高迁移率二维半导体因其超薄的平面结构和独特的电子学性质，有望成为“后摩尔时代”高性能电子器件和数字集成电路的理想沟道材料，进一步缩小晶体管的尺寸和提高其性能。为满足集成电路加工工艺和器件成品率对沟道材料的苛刻要求，二维半导体单晶薄膜的大面积制备尤为关键与重要。然而，现有二维半导体材料体系（过渡金属硫族化合物、黑磷等）薄膜制备仍未满足现实要求，因此亟需实现晶圆级二维半导体单晶薄膜制备技术的突破。 该研究瞄准二维半导体材料的晶圆级单晶制备，率先实现了同时具有高电子迁移率、合适带隙、环境稳定的二维半导体（硒氧化铋，Bi2O2Se)单晶晶圆的外延生长。他们基于自主设计搭建的双温区化学气相沉积系统，在商用的钙钛矿单晶基底【SrTiO3，LaAlO3，或(La, Sr)(Al,Ta)O3】上，利用Bi2O2Se与钙钛矿完美的晶格匹配性及较强的界面相互作用，促使Bi2O2Se晶核同一取向外延并融合生成晶圆级单晶薄膜。Bi2O2Se单晶薄膜在晶圆尺寸上表现出优异的材料和电学均匀性，可被用于批量构筑高性能场效应晶体管。基于晶圆级二维Bi2O2Se单晶薄膜的标准顶栅型场效应晶体管展现了高的室温表观迁移率（>150 cm2/V s）、大的电流开关比（>105）和较高的开态电流（45μA/μm）。相关成果发表在Nano Letters (Wafer-Scale Growth of Single-Crystal 2D Semiconductor on Perovskite Oxides for High-Performance Transistors. Nano Lett. 2019, 19, 2148)。