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。

作为被公认为最复杂制造过程之一的半导体制造过程，其调度与控制是影响企业竞 争力的关键因素。半导体制造调 度介 于生产计划和设备控制之间，是 在满 足约束限制下，通过合理分配资 源来 优化各生产性能指标。针对我国 目前 多数半导体企业的生产管理仍 由人 工完成的现状，迫切要求提升生 产管 理的自动化，而调度与仿真软件 正是 有效支持生产管理决策的最佳 工具。 由同济大学研发的硅片制造 生产 线调度与仿真系统（TB-PSS），能够辅助管理人员进行生产调度决策，供现场操作人员参考完 成生产调度任务。 应用表明，TB-PSS 系统能够减少 带班经理交接班时间，提高工作效率； 优化瓶颈设备操作次序，提高非瓶颈 设备利用率。对提高半导体制造生产 线的管理水平具有积极的意义。

梯状有机半导体是一类非常重要的半导体材料， 这类半导体具有刚性结构、高共面性及载流子高度离域等特性，从而有利于实现高迁移率的晶体管器件，　因此梯状有机半导体对材料的基本物理化学性质研究和高性能有机半导体的开发都具有重要意义。梯状有机半导体材料通常富有电子，在电子器件中作为p-型半导体使用。由于合成挑战和同时拉电子基团带来的空间位阻，缺电子的梯状n－型有机半导体材料非常稀缺，难以合成，相对于p-型半导体载流子迁移率要低、器件稳定性要差。酰亚胺高分子半导体是有机电子领域最为重要的半导体材料之一，由于酰亚胺的强拉电子效应，迄今为止高性能的n-型有机半导体材料通常都带有酰亚胺或酰胺基团。郭旭岗从博士期间在国际上率先并系统性地研究了各类酰亚胺高分子半导体材料及其在有机场效应晶体管和有机太阳能电池中的应用，并实现了突出的器件性能（Chem. Rev. 2014, 114, 8943-9021）。 双噻吩酰亚胺是一个重要的梯状有机半导体构建单体， 前期工作中郭旭岗以双噻吩酰亚胺为单体成功构建一系列高性能有机半导体材料（Nature Photonics, 2013, 7, 825-833; J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1405-1418; J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18427-18439; J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 12565-12579; Adv. Mater. 2012, 24, 2242-2248）。 郭旭岗课题组结合梯状有机半导体的优势，对双噻吩酰亚胺进行了拓展，合成了一系列具有可调控共轭长度的梯状n-型有机半导体材料。这一系列材料具有精确的化学结构、易溶液加工、高共面性、良好的结晶度、可调控的光电性质及半导体能级结构。当用于有机场效应晶体管中实现优异的n-型半导体器件性能， 电子迁移率达到0.05 cm2 V-1 s-1。这一系列材料为基础的物理化学性质研究和高性能的有机半导体开发提供了良好的平台。

产品详细介绍—60℃～＋60℃　精度±0.5℃～±0.01℃

产品详细介绍　　LJB系列半导体冷阱，应用半导体致冷器件为固体冷源，以智能化数量控温仪表为控制核心，采用大功率半导体器件为控制元件，因此，具有体积小、无噪声、操作简便、控温精度高等优点，广泛应用于军工、电子、石油化工、生物制药、大专院校及科研院所等领域，是理想的实验室和产品检测仪器。 　　主要技术指标　　1．冷室尺寸：Φ80～Φ300mm（直径）　　　　　　　　 100～300mm（深度）　　2．温度范围：＋60℃～—65℃　　3．控温精度：±0.5℃～±0.01℃　　根据用户的具体要求，增加计祘机通讯接口和升降温速率控制的功能，根据用户的特殊要求，承接异型产品的研制开发项目。  

在梯形双噻吩酰亚胺小分子的基础上，设计并成功合成了一系列具有半梯形结构的全受体类型均聚物PBTIn（n = 1-5），并深入研究了这些材料的构性关系。实验表明，均聚物的聚合方法选择至关重要，通过Stille和Yamamoto偶联方法对比发现，Stille聚合能够得到高分子量、低缺陷态、高性能的高分子半导体；采用全受体结构能够有效拉低前沿轨道能级，基于这些均聚物材料的有机薄膜晶体管都表现出良好的单极性n-型性能，晶体管器件的关电流仅为10 −9 -10 −10 A，电流开关比高达10 6 ；晶体管迁移率性能与构建单元长度反向关联，PBTI1的最高电子迁移率为3.71 cm 2  V -1  s -1 ，该迁移率是全受体均聚物材料中的最高纪录，比PBTI5的电子迁移率高出两个数量级。 通过深入表征发现，这一系列全受体类型均聚物表现出来的晶体管迁移率趋势与其半导体薄膜结构有序度直接相关。拉曼光谱表明，梯形构建单元共轭长度的增加带来较大的单体间扭转角，影响聚合物骨架的平面性。同步辐射X射线衍射表明，梯形构建单元的增长使得聚合物薄膜中π-π堆积方向的结晶性降低，不利于电子的分子间传输。这些结果表示，较长的单体结构会对聚合物薄膜形貌和载流子传输造成负面影响，因此发展更长的梯形构建单元对全受体类型均聚物迁移率的提升不会带来帮助。该研究表明全受体结构是实现高性能单极性n-型聚合物材料的有效途径，同时为n-型梯形小分子和聚合物的结构设计和发展提供重要参考依据。

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。

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。

二维材料被认为可以取代硅基材料，成为下一代低功耗超快电子器件的基础材料，是当前材料科学的研究热点之一。

随着便携式电子设备的快速发展，将微型电子设备运用到可穿戴设备或者作为生物植入物的可行性越来越大。用柔性电子器件来替代传统的硬质电子器件的重要性也愈加凸显，如何解决柔性电子设备的储能问题，是实现这些可能性的重要因素之一。 本成果设计并制备了一种新型柔性微型超级电容器，其具有制备工艺简单，成本较低，适用于各种粉末状电极材料等特点。