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柔性薄膜组装集成芯片传感器
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。
复旦大学 2021-04-11
一种薄膜制备装置(未授权)
西南大学 2021-04-13
氮化铝薄膜和高频滤波器
高效率制备高品质氮化铝薄膜,并研究应用于 4G、5G 通信(智能手机和基站)的高频滤波器。制备薄膜质量高于现有工艺,制备效率提高十倍以上。作为制备滤波器的关键薄膜性能指标,薄膜的取向性良好(XRD摇摆曲线半高宽2度左右), 薄膜表面起伏小于 1 纳米;薄膜制备效率比传统工艺提高 10 倍以上 
中国科学技术大学 2021-04-14
新型薄膜太阳能电池技术
CZTS薄膜太阳电池:虽然CIGS 是目前薄膜太阳能电池中光电转换效率最高的太阳能电池,但是由于In和Ga元素是稀有金属,在面向大规模生产时受到元素稀缺的制约。有机-无机杂化钙钛矿太阳电池:将无机材料电子迁移率高、机械性能良好、稳定性高和有机材料光吸收率较高、易加工的优点加以整合,发挥协同效应,提高光伏电池的整体性能,是未来太阳能电池最重要的研究方向。
常州大学 2021-04-14
氮化镓陶瓷薄膜电路的激光直写
LPKF ProtoLaser R4可针对敏感基材实现高精度加工
乐普科(天津)光电有限公司 2022-06-22
高长径比硼酸镁晶须制备技术
硼酸镁晶须在增强增韧复合材料中有广泛应用,可作塑料、金属、陶瓷、橡胶等的复合增 强材料,可提高复合材料的抗冲击强度、弹性模量、硬度和压伸强度等机械性能。主要应用于 金属基复合材料、塑料、橡胶、摩擦材料等领域。硼酸镁晶须的制备方法有助熔剂法、前躯体 法、溶胶-凝胶法、水热合成法、化学气象沉淀法和微波固相合成法等。本技术发明了球团法 直接一步制备高长径比晶须,生产流程短、产品性能高。 该技术采用水氯镁石、硫酸镁等大宗工业固体废弃物为原料,采用球团法一步制备高长径 比硼酸镁晶须,晶须长度可以达到600μm,最大长径比达到200。该技术流程短、成本低、产 品性能高。
华东理工大学 2021-04-11
磁性金属磷化物纳米晶催化剂
汽油和柴油当中所含的硫和氮的化合物,会在燃烧过程中产生污染环境的硫氧化物和氮氧化物。目前的环境法规对液体燃料中的硫和氮的含量要求越来越低,因此,开发出适合于液体燃料脱硫、脱氮的催化剂是化工、环境领域的一个重要课题。而磁性金属磷化物,例如磷化镍,则是加氢脱硫( HDS) 和加氢脱氮( HDN)过程当中的首选催化剂。本项目通过一种较为简单的化学液相方法来制备磁性金属磷化物纳米晶体材料(包括磷化镍、磷化铁、磷化钴,以及它们的合金磷化物,与通常的制备方法相比,不需要用氢气
厦门大学 2021-01-12
微晶共沉淀安全点火药技术(技术)
成果简介:本项目的研究内容属于火工品专业起爆药、点火药等火工药剂的范畴。本项目研制的微晶共沉淀安全点火药主要应用于电引火类火工品中,是电引火药头的核心药剂,应用于军用桥丝式电火工品和工业电雷管中。 项目来源:自行开发 技术领域:新材料 应用范围:军用火工品和民用爆破器材用点火药剂 现状特点:该技术获得了发明专利,已经通过会议鉴定和生产定型,并已在多家工厂获得了工业规模的应用,目前处于大规模
北京理工大学 2021-04-14
纳米晶Nd-Fe-B磁性材料
揭示了热变形纳米晶Nd-Fe-B磁体的晶体取向-长大机制;阐明了晶界组织调控对磁硬化的作用机理;相关研究对节约Dy、Tb等稀贵重稀土的使用具有重要意义。热变形Nd-Fe-B磁体的最大磁能积高达411kj/m3(N50);利用晶界扩散技术可获得高矫顽力(2.0T)和最大磁能积(322kJ/m3,N40)兼备的热变形纳米晶Nd-Fe-B磁体;发展了一种同时改善变形磁体矫顽力和剩磁的新工艺。
上海交通大学 2023-05-09
硅晶圆微盲孔金属填充装置
本实用新型公开了一种硅晶圆微盲孔金属填充装置,包括孔板和真空回流装置;所述孔板置于硅晶圆的表面的孔板,孔板上加工有多个用于填充金属小球的小孔,小孔与硅晶圆的微盲孔位置一一对应;所述真空回流装置用于在真空环境下熔化金属小球。本实用新型通过孔板小孔大小和厚度,金属小球的大小来控制每个小孔内外金属体积和位置,并通过抽真空来避免盲孔填充金属时由于孔内气室和金属表面张力的作用而导致空洞缺陷。
华中科技大学 2021-04-11
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