首次发现一类同时具有超高电子迁移率、合适带隙、环境稳定和可批量制备特点的全新二维半导体(硒氧化铋，Bi2O2Se)，在场效应晶体管器件和量子输运方面展现出优异性能。彭海琳课题组基于前期对拓扑绝缘体（Bi2Se3，Bi2Te3）等二维量子材料的系统研究，提出用轻元素部分取代拓扑绝缘体中的重元素，以降低重元素的自旋-轨道耦合等相对论效应，进而调控其能带结构，消除金属性拓扑表面态，获得高迁移率二维半导体。经过材料的理性设计和数年的实验探索，发现了一类全新的超高迁移率半导体型层状氧化物材料Bi2O2Se，并利用化学气相沉积(CVD)法制备了高稳定性的二维Bi2O2Se晶体。基于理论计算和电学输运实验测量，证明Bi2O2Se材料具有合适带隙（~0.8 eV）、极小的电子有效质量(~0.14 m0)和超高的电子迁移率。系统的输运测量表明：CVD制备的Bi2O2Se二维晶体在未封装时的低温霍尔迁移率可高于20000 cm2/V·s，展示了显著的SdH量子振荡行为；标准的Bi2O2Se顶栅场效应晶体管展现了很高的室温表观场效应迁移率（~2000 cm2/V·s）和霍尔迁移率（~450 cm2/V·s）、很大的电流开关比（>106）以及理想的器件亚阈值摆幅（~65 mV/dec）。二维Bi2O2Se这些优异性能和综合指标已经超过了已有的一维和二维材料体系。Bi2O2Se这种高迁移率半导体特性还可能拓展到其他铋氧硫族材料（BOX：Bi2O2S、Bi2O2Se、Bi2O2Te）。

可以量产/nInP基In(Ga)As量子阱在材料制备及器件工艺制作方面具有诸多优势。除了具 有高质量，低成本的衬底材料，InP基激光器因其兼容传统通讯用激光器的成熟工 艺，且易与其它器件实现集成等优势而具有更好的工业应用前景。我们拥有采用 MOCVD制备大晶格失配In(Ga)As/InP量子阱外延芯片、半导体激光器工艺制作以及 器件测试封装的全套技术。我们制备的激光器外延芯片波长可精确调控，其面内波 长不均匀性低至±3nm，相应的激光器件性能指达到国际先进水平。 目前市场对2微米激光器的应用需求主要

中试阶段/n作为第三代半导体的核心基础材料之一的 ZnO 晶体既是一种宽禁带半导体，又 是一种具有优异光电性能和压电性能的多功能晶体。中国科学院半导体研究所的科 研人员研究掌握了一种生长高质量、大尺寸 ZnO 单晶材料的新型技术方法-化学气 相传输法（CVT 法）。III 族氮化物 GaN、AlN 及其三元组合化合物是制造波长为 190nm-350nm 的发光器件和新型大功率电子器件的基础材料。AlN 具有高热导率 （3.4W/cmK），与高 Al 组份的 AlGaN 材料和 GaN 材料晶格匹配等

光掩膜版(又称光罩，掩膜版，英文 Photo-mask )是芯片制作中实现设计图形转移的载体，是决定其微细结构和线宽精度的核心材料和工具。 目前中国半导体掩膜版的国产化率10%左右，90%需要进口，高端掩膜版国产化率3%，miniLED和microLED产业升级也需要更多高端掩膜版。随着中国市场需求的持续提升，掩膜版产能严重不足。并且中国半导体掩膜版的产业起步较晚，技术滞后，核心技术和装备基本让国外公司垄断，特别是在设备、材料领域众多技术处于“卡脖子”状态，例如掩膜版制造的核心装备光刻机、检测机、测量机、修复机和贴膜机等都依赖进口，严重制约中国半导体产业的发展。华中科技大学徐智谋教授团队致力于全套高端半导体光掩膜版的关键核心技术研发与量产，为“卡脖子”技术研究而努力。 具有建立180 nm技术节点半导体掩膜版量产线相关核心技术；具备130 nm至28 nm半导体掩膜版研发、设计及验证能力。主要研究成果如下： 1） 工艺突破 团队掌握了掩膜版MEMS微纳加工量产核心技术，如电子束光刻、激光光刻和纳米压印光刻等MEMS微纳加工工艺的各类技术参数的搭配和优化，以及大数据量软件快速处理、补偿等。 2） 装备国产化 A. 超高精度二维测量装备 尺寸测量是验证掩膜版技术指标的核心，主要包括关键尺寸测量(CD)和长尺寸测量(TP)。团队已掌握掩膜版的关键测量技术，达到国内先进水平，具有整套设备的整机制造能力。 TP测量是掩膜版制作的核心指标，直接影响到客户的套合精度，该测量设备一直由国外极少数厂商垄断，且价格昂贵，一般在1000万美元以上，高端限制对中国出口。团队目前正在攻克该项技术，已取得阶段性成果。 B. 缺陷修复装备 掩膜版修补技术是提升良品率的关键手段，该技术一直为国外垄断。团队已熟练掌握UV、DUV激光化学沉积技术及皮秒飞秒激光金属处理技术，具备整机制造能力，可降低设备采购成本70%以上。 C. Pellicle自动贴膜装备 随着产品精度的提升和应用领域的高端化，掩膜版贴膜是个不可缺少的重要环节。在IC制造领域100%掩膜版需贴Pellicle，在IC封装领域90%以上需贴膜，在LED领域80%以上需贴膜。该贴膜设备一直国外公司垄断，国内厂家没有提供，国外采购全自动贴膜设备需100万美元左右。团队具备研发制造该设备的能力，贴膜精度±0.1mm,且有设备正式在产线运营，制造成本可节约90%以上。 3） 厂房建设关键技术 团队对MEMS及其掩膜工厂工艺设备厂务设计有丰富经验，掌握高等级防微震厂房结构和设备平台的设计施工，可达到VC-D级技术标准，满足纳米级生产技术要求。 【技术优势】 （1）掌握了高性价比掩膜版量产的关键核心技术，包括部分装备的国产化，解决“卡脖子”技术难题，量产线建设成本节约30%以上； （2）具备28 nm及以下技术节点掩膜版设计开发能力和验证平台，验证周期可缩短3倍； （3）拥有一支20多年以上掩膜版量产、研发和销售经验的队伍，成熟的企业管理经验，保证企业稳步成长，确保投资风险可控。 【合作方式】 股权投资合作共建或政府孵化+中试线。

市场背景1：根据中国机械工业联合会统计，基于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、食品、制药等行业对换热器稳定的需求增长，我国换热器产业在未来一段时期内将保持稳定增长。预计 2010 年至 2020 年期间，我国换热器产业将保持年均 10-15%左右的增长速度，2015 年，我国换热器产业规模已突破 880 亿元，到 2020 年我国换热器产业规模有望达到1500亿元。 市场背景2：2016年国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，“突破石墨烯产业化应用技术”被写入规划。2017年1月《新材料产业发展指南》正式公布，石墨烯成为新材料产业发展的先导性产业。据前瞻研究院数据显示，2017年我国防腐涂料（常规防腐涂料和重防腐涂料）全年产量达到561万吨，占涂料总产量的27%左右。2013年以来，涂料产量年均增长率在5.5%左右，而我国防腐涂料达到12%左右，是增长最快的涂料品种之一；2018年防腐涂料总产量或达到600万吨以上，2020年总产量可突破700万吨。

本项目为一种低温快速制备纳米铝金属间化合物涂层技术。这种新技术利用不同材料和直径的介质球，通过机械振动使介质球在封闭的空间（渗罐）内往复运动，产生冲击，作用在欲形成涂层的金属/合金粉末颗粒和零件表面，使金属/合金粉末颗粒发生粉碎、塑性变形，并与零件表面发生粘结，在440－600℃范围内，通过粉末烧结、界面反应和零件表面原子向粘结于表面的金属/合金粉末颗粒内的扩散过程，形成纳米金属化合物涂层。例如，在440～600℃，经过15至180分钟的振动处理，可以在20钢表面制备出10～100微米厚的铝化物涂层。该涂层具有单层纳米结构，组织致密、成分均匀、没有粗大晶粒和孔洞等缺陷，具有优异的抗高温氧化性能和抗高温硫化性能。可以在各种金属和合金表面制备纳米金属间化合物涂层。还可以制备弥散各种纳米陶瓷颗粒的纳米金属间化合物涂层。在铁、钴、镍基合金表面制备出纳米金属间化合物涂层和弥散各种纳米陶瓷颗粒的纳米金属间化合物涂层。具有优异的优异的抗高温氧化性能和抗高温硫化性能。

项目成果/简介:市场背景1：根据中国机械工业联合会统计，基于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、食品、制药等行业对换热器稳定的需求增长，我国换热器产业在未来一段时期内将保持稳定增长。预计 2010 年至 2020 年期间，我国换热器产业将保持年均 10-15%左右的增长速度，2015 年，我国换热器产业规模已突破 880 亿元，到 2020 年我国换热器产业规模有望达到1500亿元。 市场背景2：2016年国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，“突破石墨烯产业化应用技术”被写入规划。2017年1月《新材料产业发展指南》正式公布，石墨烯成为新材料产业发展的先导性产业。据前瞻研究院数据显示，2017年我国防腐涂料（常规防腐涂料和重防腐涂料）全年产量达到561万吨，占涂料总产量的27%左右。2013年以来，涂料产量年均增长率在5.5%左右，而我国防腐涂料达到12%左右，是增长最快的涂料品种之一；2018年防腐涂料总产量或达到600万吨以上，2020年总产量可突破700万吨。应用范围:目前国内外水蒸气空气预热器基本都是翅片管式，节能效果有待提高； 目前国内外成熟的蒸发式冷凝器基本都是管状或椭圆状，紧凑度不高，单位面积热负荷有待提高，特别针对化工产品如甲醇汽冷凝，要求系统压降低和尾气回收等指标，难以达到； 目前国内外烟气空气预热器基本采用管式，或回转式，管式占地面积达，换热系数不高，回转式漏风严重并且维修成本较高； 目前国内外解决金属表面腐蚀问题，基本采用搪瓷涂层，但搪瓷涂层导热系数低，不到1 W/（m·k）左右，而且搪瓷由于应力及金属与搪瓷线膨胀系数不一致，易导致崩瓷现象。项目阶段:批量生产效益分析:1）新型板式水蒸气空气预热器。与翅片管相比，节约水蒸汽15-30%，该项目目前属产业化阶段； 2）新型中间排液板式蒸发式冷凝器。与普通蒸发式冷凝器相比，节电节水30%，系统压降降低约0.1MPa，该项目目前属产业化阶段； 3）新型板式空气预热器。燃煤、燃气及燃油锅炉空预器，节能减排效果明显，该项目目前属产业化阶段； 4）耐腐蚀耐磨超导热疏水性石墨烯复合涂层。解决各领域换热设备表面的腐蚀问题，导热问题及结垢问题，节能减排效果明显。该项目目前属产业化阶段。

一、 项目简介     将铝合金作为阳极置于电解液中，施加电压对其进行微弧氧化，通电后合金表面通过微等离子体放电，在非法拉第区进行复杂的热化学、等离子化学和电化学过程，原位生成一层很薄的均匀绝缘氧化陶瓷层。该技术工艺简单、处理效率高、成本低、无污染，获得的陶瓷膜层具有很高的耐腐蚀、耐磨损、耐高温的特点。对微弧氧化的工艺参数进行调整，可以获得性能优良的耐海水腐蚀陶瓷膜，其耐海水腐蚀性能是纯铝的4倍。微弧氧化陶瓷膜耐海水腐蚀性能大大提高，对其在海水中的腐蚀机理进行分析，主要影响因素为陶瓷膜的厚度和陶瓷膜在生产过程中生的裂纹和孔洞，因此需要对其进行电沉积封孔，弥补这些缺陷。电沉积封孔后，陶瓷膜孔隙率大大降低，膜厚增加，复合涂层的耐腐蚀性能进一步提高，是微弧氧化陶瓷膜的2倍，是纯铝的8倍。     当前我国正在积极的发展海洋产业，耐海水腐蚀结构材料将会获得越来越多的应用，因此耐海水腐蚀复合涂层可以大大的提高材料的寿命，从节能和环保两个方面，可以获得很好的经济效益和社会效益。二、 项目技术成熟程度     微弧氧化复合涂层技术在实验室条件下，生产的可重复性和稳定性非常好，在实验室条件下，可以获得100cm2的复合涂层，其耐腐蚀性能稳定，是纯铝材料的8倍。三、 技术指标     微弧氧化陶瓷膜厚度20-40μm，电沉积膜层厚度15μm，耐海水腐蚀性能是海水的8倍；四、 市场前景     船舶、海上石油平台、海水养殖、海水制盐等产业中需要大量的结构材料，通过微弧氧化和电沉积复合技术，在金属表面生成一种复合涂层，其耐腐蚀性能是铝金属的8倍，从节能和环保两个方面，都具有很重要的意义。五、 规模与投资需求     投资规模1000 万元，其中厂房3000平米，电力2500千瓦。     主要设备有大功率微弧氧化电源，清洗池、氧化池、恒温冷却设备、天车，机加工等设备。六、 生产设备微弧氧化生产线。七、 效益分析按每年生产30万平米计算，产值3000万元，可获利约1000万。八、 合作方式面谈。九、 项目具体联系人及联系方式项目负责人：曹晓明，电话：13902060727，联系人：李世杰，电话：60208474  邮箱：caoxiaoming@hebut.edu.cn 。十、 附件：成果图片图1 封孔前后试样浸泡海水45天后的腐蚀对比图a. 微弧氧化试样浸泡海水前；    b. 微弧氧化试样海水腐蚀后；c. 微弧氧化+封闭处理试样浸泡海水前；　d. 微弧氧化+封闭处理试样海水腐蚀后图2 不同试样在质量分数为5%NaCl溶液中的动电位极化曲线

利用超疏水性能，可以实现表面自清洁等功能。若在金属材料表面上制备超 疏水结构，开可以提高材料的耐腐蚀性能。为此，本项目分别在铝合金、镁合金 上制备了微纳结构、并制备了 ZnO、Ti02及石墨烯阵列的超疏水结构，可望应用 于金属防腐、焊料的润湿、太阳能电池表面的自清洁等方面。实施条件:需要有对零件进行清洗、腐蚀和涂覆的场地和相应设备。 预算:投入5-50万，随处理的零件的大小和数量而变。

金刚石薄膜涂层硬质合金工具由于性能优异、成本相对较低(与PCD和金刚石厚膜钎焊工具相比、可以适应于复杂形状工具衬底沉积、以及可能大批量沉积等优点, 具有非常好的市场前景。 金刚石薄膜涂层硬质合金工具开发的关键是解决金刚石薄膜在硬质合金衬底上的生长(沉积)和良好附着的技术。本项目成果采用独特的衬底预处理和优化的金刚石膜沉积工艺已经解决了Co对金刚石膜生长和附着的有害影响问题。在YG类硬质合金工具衬底所沉积的金刚石膜涂层厚度最大可达20～30m。用洛氏硬度压痕法评定的金刚石膜附着力时的无裂纹临界载荷达1500N以上。在铣削Al-12wt%Si合金时, 金刚石薄膜涂层的YG6铣刀比未涂层硬质合金刀片使用寿命可提高20倍以上。 本成果基于我们已经取得的两项关于金刚石膜低温沉积技术和硬质合金衬底激光预处理技术的发明专利(ZL 91 1 02584.7, ZL 93 1 19434.2 ), 以及最近完成的另外二项关于使用特殊钴化物过渡层提高金刚石薄膜附着力的技术(已申请发明专利, 申请号: 99107912.4, 01130903.2)。此外, 本项目组正在进行工业化生产设备和技术的研究开发, 原型设备研制已接近完成, 其特点是摒弃通常CVD设备的平面沉积方式, 采用立体(空间)沉积方式, 因此可以一次沉积大量工件。最终工业化设备的目标是一次涂覆可转位刀片(或钻头)300只以上。 本项目成果可用于开发各种金刚石薄膜涂层硬质合金工具和模具, 以及其它需要解决极度耐磨或降低摩擦的应用。