在大尺寸宽禁带/半导体单晶衬底外延设备、材料生长等方面做出了突出的工作。2001年始，研制出国内第一台用于氮化镓（GaN）衬底的卤化物气相外延（HVPE）系统，研究发展了获得高质量GaN衬底所需的所有关键技术并拥有自主知识产权，在氮化镓单晶衬底设备和材料技术领域已获授权国家发明专利30余项、申请国家发明专利30余项。在国内最早研制出2英寸毫米级GaN单晶衬底，建成6英寸HVPE系统并实现7片2吋及4-6吋GaN均匀生长；研究出创新性的GaN衬底批量制备技术，即将进行高质量、低成本GaN衬底的产业化应用，为第三代半导体应用奠定了材料基础。

用于量子保密通信、近红外探测成像、高速量子光通信、激光雷达探测。 针对单光子探测需求，提取关键技术参数，通过多次半导体器件仿真优化，最终得到外延结构设计。结合 13 所 自主外延生长技术与精准的锌扩散方案，最终实现较为成功的 GM-APD 芯片。该芯片已经成功达到量子保密通信中单光子探测需求，并在安徽问天量子技术有限公司的产品中得到应用。 

目前，国产集成电路“缺芯少减”的现象非常严重，特别是在编程逻辑器件被美国几家著名大公司所垄断.国内与固外差距巨大，可编程器件目前广泛应用于通信航天航空导航遥感遥测。大的应用需R和发展前展。本项目针对嵌入了处理器的SoPC芯片(SystemonPogrammableChip)具有该现状，与成都华微公司合作,研制了完全自主可控的SoPC芯片。

硅芯片是当代信息技术的核心，当前正向“深度摩尔”（More Moore）和“超越摩尔”（More than Moore）两个方向发展。物联网（IoT）应用是“超越摩尔”技术路线中相当重要的一环，需要数量巨大的集成电路芯片来分析处理来自外部传感器件的海量信号。目前，大多数传感信号采集器件和信号处理单元均为分离设计，将在整体上产生更大功耗并占据更大的空间。由此，复旦大学材料科学系教授梅永丰课题组提出了将信号检测和分析功能集成于同一个芯片器件中的全新概念。作为演示，研究团队将单晶硅薄膜柔性光电晶体管与智能薄膜材料相结合和组装，构造了对不同环境变量进行检测和分析的柔性硅芯片传感器及其系统。这一思路不仅具有优异的可扩展性，还可与当前集成电路先进制造工艺相兼容。5月2日，相关研究结果以《面向智能数字灰尘的硅纳米薄膜光电晶体管多功能集成传感器研究》（“Silicon Nanomembrane Phototransistor Flipped with Multifunctional Sensors towards Smart Digital Dust”）为题发表在《科学进展》（Science Advances）上。研究团队从器件的传感机理入手，利用柔性薄膜组装集成芯片传感器，实现了多种环境参数探测功能的集成。图1：(A) 器件主要功能层示意图；(B) 贴附于曲面上的柔性传感器件阵列；(C) 智能传感器件功能区的光学显微照片；(D)用于湿度传感的集成系统构造图；(E) 氢气通入前后参比器件与检测器件的电流变化，红色为参比电流，蓝色为检测电流。智能材料在环境刺激中可以发生折射率、颜色、晶体结构等方面的光学性质变化，但一般需要光谱设备或比色卡才能进行比对。而翻转的硅薄膜光电晶体管由于没有栅极金属阻挡功能区域的光信号吸收，可以更容易获得高灵敏的传感特性。利用这一点，研究团队将多种智能薄膜材料贴合在器件功能区，智能材料内部物理性质变化引起了微小光学性能改变，从而表现在输出的光电流上，因此可以在同一个芯片上实现对多种不同信号的同时检测。图1A展示了传感器件典型的功能层结构，顶层的智能薄膜材料对环境刺激发生响应，进而改变下方硅单晶薄膜光电晶体管的输出信号。具有2微米厚的热氧化二氧化硅层则作为光电晶体管的封装，对下方器件进行保护。硅薄膜光电晶体管完全由晶圆级先进集成电路工艺方法制备而成，结合了传统硅基光电子器件的高性能和硅纳米薄膜超薄厚度下的优良柔性。图1B是贴附于半径仅为2毫米直径玻璃管上的柔性器件阵列，表现出良好的弯曲性能。图1C是单个器件功能区域的特写，在蓝色虚框部分集成不同智能材料即可实现对不同环境信号的检测。图1D是具有完备传感与数据处理功能的柔性系统合成图，包括传感与参比器件、逻辑与存储单元、信号放大器和电源。研究团队利用该系统实现了对环境中湿度的实时、快速检测，演示的信号为依次减小的三个湿度脉冲。整个过程中直接对环境变化做出响应的信号，即参比器件与传感器件输出电流随时间的变化如图1E中所示。当环境发生变化（如图所示通入氢气），传感器件的输出电流大幅增加，而参比电流保持平稳，再利用差分电路处理，即可给出所检测的环境参数的值。研究团队开发了将智能材料与光电传感结合的新颖传感机制，并将传感模块与后续信号处理等模块集成在一起，展示了其在气体浓度、湿度、温度等多种环境参数检测方面的能力，已经初步具备了未来的“智能数字灰尘”的雏形。该策略也可以应用于其他的数字传感系统，在后摩尔时代中将具有巨大的应用潜力。论文主要由李恭谨博士，博士研究生马喆和尤淳瑜合作完成，并获得韩国延世大学Taeyoon Lee教授和中科院微系统所狄增峰研究员的合作支持。该工作得到国家自然科学基金委、上海市科委、复旦大学和专用集成电路与系统国家重点实验室等大力支持。

（ (A) 器件主要功能层示意图；(B) 贴附于曲面上的柔性传感器件阵列；(C) 智能传感器件功能区的光学显微照片；(D)用于湿度传感的集成系统构造图；(E) 氢气通入前后参比器件与检测器件的电流变化，红色为参比电流，蓝色为检测电流 ）

哈尔滨工业大学（深圳）电子与信息工程学院的徐科副教授、姚勇教授与其合作者，针对光通信芯片集成度受限的问题，通过光波导模场的精细调控，在实现多模波导低损耗和低串扰的同时，将关键器件的尺寸缩小了1-2个数量级。芯片支持3×112 Gbit/s高速模分复用信号的任意紧凑布线，使多模光学系统的大规模片上集成成为可能。该成果将进一步助力集成光子芯片在光通信、人工智能、高性能计算、量子信息等众多高新领域中加速发展和应用。

本实用新型公开了一种石墨烯/银量子点/氮化镓双向发光二极管，该发光二极管是自下而上依次有蓝宝石衬底层或硅衬底层、氮化镓层、银量子点层、石墨烯层，在氮化镓层上还设有侧面电极，在石墨烯层上设有正面电极，所述的氮化镓层厚度为2～10μm；本实用新型的石墨烯/银量子点/氮化镓双向发光二极管利用银量子点表面等离子体增强发光，同时结合石墨烯材料的高透光性、高导电性和氮化镓优异的发光性能，正反偏压下均可发光且波段多样，亮度高，制备工艺简单，成本低。

成果介绍重金属离子污染是影响人类生命健康及社会可持续发展的重大问题之一。方便、快捷低成本的重金属离子检测方法及装置的研发仍然是分析化学及仪器分析领域的研究热点之一。近年来开发的低成本纸基微流控芯片逐渐引起了科学家的广泛关注，如何将纸基微流控芯片负载荧光染料后用于高通量筛查水质中的重金属离子，并且可以方便快捷的分析检测结果仍然是一大难题。基于上述挑战，本项目拟研制基于纸基微流控芯片重金属离子检测集成装置，并建立相关分析方法及分析标准曲线。在检测的过程中纸基微流控芯片可以显示不同强度的荧光和颜色，然后利用智能手机通过集成装置捕获光学信号，最后通过建立的分析曲线快速分析样品中重金属离子的含量。从而实现重金属离子高通量快速筛查与定量分析。技术创新点及参数本项目的技术优势在于使用纸基微流控芯片成本较低；负载荧光染料后分析快捷方便无需样品预处理；荧光染料荧光强度及颜色变化明显灵敏度高；使用微型集成装置及智能手机捕获光学信号可现场快速分析检测；集成装置可通过3D打印制作费用较低；检测过程无需大型仪器操作简单能耗低等。现场快速检测是野外水质重金属离子污染检测的需求之一，利用研发的集成装置搭载微型电源即可完成野外现场的快速检测，通过预先建立的分析标准曲线可定量检测水体中的重金属离子含量。另外如果开发分析软件，建立手机内部的分析应用程序即可完成用手机获取光学信号后直观方便的读出分析数据，可以快速方便的分析较大的样品量。市场前景目前重金属离子检测主要依赖大型仪器分析，存在样品预处理繁琐、分析仪器操作复杂、检测时间长和无法现场检测等缺点。本项目研发的基于纸基微流控芯片重金属离子检测集成装置可弥补上述缺点。实现方便、快捷、低能耗、低成本的高通量快速分析检测的目标，并可实现产业化和应用。这一装置将为野外的水质重金属离子污染检测提供方便快捷的检测策略。

基于分布式芯片驱动的 LED 集成化照明模组，将驱动与光源集成为一体化标准模组，克服了开关电源的电解电容寿命瓶颈、可靠性差、成本高等缺点，具有可靠性高、 寿命长、结构简单、模块化设计、安装方便、免维护、智能化、成本低等优点。结合窄带物联网(NB-IoT)、Zigbee、 LoRa 等无线通讯技术，实现了大数据物联网平台的智慧城市照明系统，通过精细化运营管理，可达到 70%的节能减排效果。实现驱动芯片化、模组集成化、通讯无线化、软件智慧化、系统物联化。 

本项目针对国内高端光电子器件严重依赖进口的现状问题，自主研制Tb/s级以上 PDM-16QAM的硅基大规模阵列集成相干光接收芯片。根据本研究组在硅基集成光电子器件、偏振控制器件、光混频器等方面的建模仿真、制备测试基础，依托“先进电子材料与器件”校级平台的先进半导体加工能力，制备了高偏振消光比的偏振分束器、偏振旋转器，高相位精度的90度混频器，大带宽高响应度的探测器阵列，高效硅基芯片-光纤耦合，以及可调光功率衰减器。 通过本项目的实施，在硅基光接收集成芯片、高端光电子器件及其大规模集成的关键技术领域有所突破，建立关键工艺技术与器件标准库，形成硅基光电子器件标准加工工艺流程，实现高端光电子器件的自主制备,改变了我国硅基光电子器件技术无偿地向国外转移的历史，缩短我国光子集成技术与国际先进水平的差距，提升我国光通信产业的竞争力。部分成果获得2014年度上海市发明二等奖。