|
搜索
搜 索
高等教育领域数字化综合服务平台
晶圆级二维半导体单晶薄膜外延生长的研究
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)。
北京大学
2021-04-11
透明防伪材料—光变色薄膜
根据多层膜光学干涉的原理，当光线照射到薄膜，在进入各膜层时由于各膜层的光 学性质不一样使得有些光相干相长，有些光相干相消，随着观察者视角的变化薄膜呈现 不同的颜色。早在 1973 年加拿大国家研究院的 J.A.Dob-railski 等人就预见了变色薄 膜在防伪领域中的应用前景，并于 1987 年首次应用于 50 圆的货币上。稍后美国人也研 制出有金色变到绿色的全介质变色薄膜。再以后又有人与瑞士 SICPA 公司合作将变色薄 膜作为颜料掺入到油墨中，研制成光变色油墨。现在许多国家的护照、签证和货币上都 用上了光变色油墨。 光变色薄膜的光变色功能来自于多层膜的复合特性，光变色效果与组成该薄膜的各 膜层的材料性质、厚度以及膜层之间的组合有关。薄膜多采用金属膜与金属氧化物介质 组合，用物理方法（如热蒸发、电子束或离子镀、磁控溅射等）镀制薄膜。金属氧化物 介质膜用物理方法镀制质量控制比较困难，效率低，成本也比较高。同济大学课题组用 气凝胶或有机材料替代金属氧化物，材料性能稳定，可进行大面积快速涂膜，效率大大 提高，成本也很低。
同济大学
2021-04-11
高频用软磁薄膜材料
在信息产业飞速发展的今天，为了满足人们对于手机、计算机、便携式数码设备等电子产品进一步轻便、小巧等的使用需求，必须使其核心的电磁元器件向微型化、薄膜化、集成化等方向发展。随着电路中的射频磁器件的体积不断缩小，使用频率不断提高，传统的铁氧体材料由于其饱和磁化强度低，使其在GHz使用频率下无法保持高的磁导率，这就迫切需要开发一种能够应用于GHz频率范围的高频软磁薄膜材料。目前国内外的科研人员采用不同方法研究并制备了多种软磁薄膜材料，如CoPdAlO（Sharp公司）、CoZrTa（Intel公司）、Co
厦门大学
2021-01-12
液态金属薄膜热界面材料
液态金属薄膜热界面材料是一种具有超高热导率，能解决极端高热流密度散热难题的低熔点合金热界面材料。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、技术分析
液态金属薄膜热界面材料是一种具有超高热导率，能解决极端高热流密度散热难题的低熔点合金热界面材料。基本原理为：填充于发热芯片与散热器之间，起到减小接触热阻，强化传热，降低高功率芯片温度的作用。
液态金属薄膜热界面材料实现途径包括组分调配和物化处理两步骤。通过组分调配设计具有高热导率的合金，然后通过物化处理提升材料的传热性能和稳定性。
一、主要技术优势
（1）热导率是传统材料的5倍以上；
（2）接触热阻相对传统材料降低50%以上；
（3）耐高温200ºC，传统有机材料一般耐温低于100ºC；
（4）寿命相对传统有机热界面材料提高一倍以上。
二、主要性能指标
（1）热导率不低于30W/(m·K)；
（2）接触热阻不大于0.3cm2·K/W；
（3）高温250ºC老化100小时，接触热阻增加值不大于0.3cm2·K/W。
北京理工大学
2022-08-18
柔性 OLED 薄膜封装材料与技术
有机电致发光器件（OLED）具有对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、使用温度范围广、构造简单并可用于挠曲性面板等优异特性，被认为是新一代的 显示技术，在智能手机及各类未来智能终端领域应用潜力巨大。柔性OLED是实现曲面显示，乃至未来柔性显示的基础。由于金属和玻璃封装都不适合柔性器件的封装，薄膜封装技术的突破是柔性OLED产业化进程推进的关键，也是柔性OLED发展的主要课题之一。在聚合物基板和OLED上采用多层薄膜包覆密封（也称之为Barix技术：基于真空镀膜工艺制备的有机-无机交替多层膜结构），不仅具有低成本、更轻、更薄的优点，而且可以延长OLED器件的寿命。适用于柔性OLED封装技术的工艺路线如图1所示。本项目开发的封装材料适用于此工艺路线中的聚合物多层薄膜封装。
西安交通大学
2021-04-11
太阳能电池增效薄膜材料
太阳能电池的光电转换效率是评判太阳能电池性能的重要参数之一，在国外实验室 最高转换效率已达 24.8%，而国内最高为 19.79%。为了改善太阳能电池的性能，必须提 高太阳能电池的转换效率。而太阳能电池转换效率损失的主要原因是由于表面上的光反 射作用，太阳光不能全部都入射到太阳电池中去，导致电子一空穴对的产生率不高。减 少反射就成为增加太阳能电池光电转换效率的重要途径。 同济大学研究了在太阳能电池光电板外制备减反射涂层来增加太阳能转化效率的方 法。减反射薄膜的镀制是相关课题组纳米多孔材料应用的主要方向之一，具有近十年的 技术积累，相关的成果已被用于国家的激光武器。基于以上基础及优势，通过涂布二氧 化硅减反射膜，可使电池总体光电转换效率明显提高。
同济大学
2021-04-11
钨酸镉闪烁单晶材料的制备技术与器件应用
宁波大学晶体材料实验室在国际上首次成功开发钨酸镉(CWO)闪烁单晶的坩埚下降法生长技术，自主掌握CWO单晶材料制备专利技术。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
闪烁单晶是广泛应用于高能射线探测成像技术的光学功能材料。宁波大学晶体材料实验室在国际上首次成功开发钨酸镉(CWO)闪烁单晶的坩埚下降法生长技术，自主掌握CWO单晶材料制备专利技术。近年来所制备闪烁单晶性能完全达到射线探测器制造所要求实用化指标，CWO闪烁单晶材料可广泛应用于安检设备、集装箱检查系统、CT诊疗仪等技术领域。迄今已经形成单晶原坯、多规格晶片和单晶阵列的批量生产能力，相关材料产品已销往国内外相关射线探测成像设备制造厂商。
宁波大学
2022-08-16
单晶机器人
该研究在微纳尺度下对单晶智能材料（二氧化钒）进行相畴结构的工程化有序调控，是目前为止最为简化的驱动器件结构设计。这一成果也使得高性能、高稳定性的微纳单晶机器人成为可能。
南方科技大学
2021-04-14
多功能全降解薄膜及功能材料制备技术
该成果探讨了煤的结构参数与煤光催化氧化反应性、光-生物耦合降解的关系及控制方法，并基于煤特殊的物理化学结构，以及光敏化和光氧化降解特性，采用聚合物共混原理成功开发了一项多功能降解薄膜母料制备及功能材料制备技术。首次将煤作为光降解控制试剂应用于新型光降解薄膜制备，该成果对用光催化氧化、光-生物耦合方法进行煤温和定向转化有着重要科学和实际意义。获陕西省科学技术进步二等奖1项，中国煤炭工业协会科学技术进步二等奖1项，获国家发明专利3项。 在渭北及新疆等地进行了薄膜农业田间试用，本项目薄膜对农作物如玉米、棉花等生长有良好的促进作用，降解性能满足实际要求，降解后对土壤无不良影响，并具有保氮和降草等功能，降解薄膜土壤背景分析通过了农业部食品质量监督检验测试中心（石河子）质量检测。
西安科技大学
2021-04-11
关于高Tc薄膜铁电材料机制的研究
基于过去发展的基于第一性原理电子结构计算的有限温度下铁电-顺电相变模拟手段，指出Fisher等人提出的有限尺寸标度理论存在缺陷，并针对铁电-顺电相比提出修正方法。此理论缺陷存在的本质原因是理论推导过程中对体材到薄膜演变过程中哈密顿量变化的忽视，是由当时实验技术与针对具体材料物性理论模拟手段的局限造成的。新发展出来的修正方法可广泛适用于类似铁电材料的物性模拟。 研究中，以SnTe作为一个例子，来研究标度律不成立的体系；以BaTiO3为一个例子，来描述标度律成立的体系。通过对比两类材料在从体材到薄膜变化过程中电子结构与相变温度变化的规律，作者发现相变序参量的变化可以作为一个描述子，来区分此两类系统。在标度律成立的体系，体材与薄膜的相变序参量并不发生变化，这个也是70年代Fisher等人提出标度律的一个基本假设。而对SnTe这类材料，在从体材到薄膜的演化过程中，相变序参量已经发生了变化。这一机制也为寻找、预测和设计低维高Tc铁电材料提供了新思路。不同于之前研究常采用的施加应变等外部调制手段，新机制预测的低维铁电材料具备本征高Tc，更易于脱离实验室条件走向工业生产。课题组期待这一工作能激发更多高Tc铁电材料的发现。图1. 材料的相变序列(a) 满足标度律的传统铁电材料；(b) 不满足标度律的二维铁电材料；(c) 不满足标度律的一维铁电材料。当且仅当材料的低维相变序列发生改变时，标度律不成立，该材料有可能发现高Tc，即(b)(c)，有待于进一步的实验发现。
北京大学
2021-04-11