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陶瓷颗粒增强钢铁基表面复合材料
冶金、电力、建材、化工等行业存在着大量既具有酸碱腐蚀又具有磨料磨损、或既具有高温氧化又具有磨料磨损的严酷磨损工况，这些工况下目前常用的不锈钢或耐热钢，其价格昂贵，只具有较好的抗腐蚀性与抗高温氧化性，耐磨性很低。本成果则将硬度高，可作为抗磨骨干材料使用的陶瓷颗粒与不锈钢或耐热钢类钢铁材料复合，形成一定厚度的表层复合材料，可用在工件的某一磨损局部，打破了传统材
西安交通大学
2021-01-12
硅基毫米波集成电路设计
基于CMOS工艺，设计了大量射频、毫米波收发机和频率源芯片； CMOS 90nm 60GHz 接收机芯片，集成片上天线，传输效率优于IBM芯片90%； CMOS 90nm 21dBm 60GHz功率放大器，性能优于Hittite商用GaAs芯片； CMOS 60GHz 移相器芯片，为开发毫米波相控阵芯片奠定良好基础；
电子科技大学
2021-04-10
硅基新一代锂电负极材料制备
项目成果/简介:目前锂离子电池的能量密度已经越来越不能满足其在电动汽车、智能手机和大规模储能方面的应用。锂离子电池的能量密度低主要是因为所采用的正负极材料的比容量较低，尤其是负极材料石墨，其理论比容量为 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商业化前景的负极材料为硅基负极材料，其理论比容量为 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。据招商证券预计，硅基负极材料在 2020 年的市场使用量接近于 5 万吨，销售额接近于 50 亿。 然而硅基材料在充放电过程中较大的体积变化率（>300%）限制了其商业化应用，较大的体积变化导致极片碎裂以及电解液在材料表面持续分解，从而造成其循环性能剧烈下降。另外，硅基材料为半导体，其导电性较差，从而导致硅基负极材料的倍率性能较差。如何解决硅基负极材料这两大缺点是普及硅基材料在锂离子电池应用的关键。 陈永胜教授课题组结合在纳米技术和石墨烯材料领域的专长，经过近 10 几年的研究，采用低成本的原材料、易工业化的工艺技术制备了石墨烯包覆的硅基负极材料，主要技术创新点包括：1）采用独特的、具有自主知识产权的纳米技术将大粒径的硅粉进行纳米化处理，纳米化大大缓解了硅在充放电过程中体积变化的问题，从而从根本上解决了硅基负极材料循环性能差的问题；2）石墨烯包覆则充分发挥了石墨烯导电导热性能好、机械性能优异、电化学性能稳定等特点，改善了材料的锂离子扩散性能和电子导电性，大大提高了功率特性； 14隔绝了硅与电解液的直接接触，抑制副反应造成的电解液分解和材料侵蚀，提高了首次效率，延缓了使用过程中的寿命衰减；进一步减缓了充放电过程中硅的体积变化，维持材料结构的整体稳定性，极大地提升了循环特性。效益分析:陈永胜教授课题组发明的石墨烯包覆硅基负极材料，从制备过程上讲，具有工艺简单、成本低廉、易工业化的特点；从性能上讲，具有比容量高、稳定性好、压实密度大等优点，与高比容量正极组成的锂离子电池的能量密度是当前商业化锂离子电池能量密度的数倍以上。
南开大学
2021-04-11
硅基新一代锂电负极材料制备
目前锂离子电池的能量密度已经越来越不能满足其在电动汽车、智能手机和大规模储能方面的应用。锂离子电池的能量密度低主要是因为所采用的正负极材料的比容量较低，尤其是负极材料石墨，其理论比容量为 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商业化前景的负极材料为硅基负极材料，其理论比容量为 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。据招商证券预计，硅基负极材料在 2020 年的市场使用量接近于 5 万吨，销售额接近于 50 亿。 然而硅基材料在充放电过程中较大的体积变化率（>300%）限制了其商业化应用，较大的体积变化导致极片碎裂以及电解液在材料表面持续分解，从而造成其循环性能剧烈下降。另外，硅基材料为半导体，其导电性较差，从而导致硅基负极材料的倍率性能较差。如何解决硅基负极材料这两大缺点是普及硅基材料在锂离子电池应用的关键。 陈永胜教授课题组结合在纳米技术和石墨烯材料领域的专长，经过近 10 几年的研究，采用低成本的原材料、易工业化的工艺技术制备了石墨烯包覆的硅基负极材料，主要技术创新点包括：1）采用独特的、具有自主知识产权的纳米技术将大粒径的硅粉进行纳米化处理，纳米化大大缓解了硅在充放电过程中体积变化的问题，从而从根本上解决了硅基负极材料循环性能差的问题；2）石墨烯包覆则充分发挥了石墨烯导电导热性能好、机械性能优异、电化学性能稳定等特点，改善了材料的锂离子扩散性能和电子导电性，大大提高了功率特性； 14隔绝了硅与电解液的直接接触，抑制副反应造成的电解液分解和材料侵蚀，提高了首次效率，延缓了使用过程中的寿命衰减；进一步减缓了充放电过程中硅的体积变化，维持材料结构的整体稳定性，极大地提升了循环特性。
南开大学
2021-02-01
硅基薄膜太阳能电池制备技术
本项目采用隧道结技术实现叠层太阳能电池的制备，扩展电池的光谱收集范围，提高电池的转换效率。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
太阳能是大自然赐予人类最清洁，最丰富的能源资源，目前商用的太阳能电池以晶体硅电池为主，由于晶体硅消耗硅料较多，近年来人们一直致力于开发硅薄膜电池。非晶硅薄膜电池已经实现了商业化生产并有了一定的市场份额，但它仍存在不足之处，包括光致衰减效应和转换效率不高(约6％)等。本项目在国家863计划课题(2006AA03Z219)支持下，开展了以多晶硅薄膜、微晶硅薄膜和纳米晶薄膜的制备和相关材料的单结与叠层硅基太阳能电池关键技术研究，已经申请发明专利5项，发表科研论文20余篇。
三、创新点以及主要技术指标
1.利用LPCVD方法和自扩散技术生长多晶硅p-n结，结合层转移技术制备多晶硅薄膜太阳能电池；
2．采用金属诱导晶化和快速热处理技术实现优质多晶硅薄膜的制备并在低温下制备太阳能电池；
3.在PECVD和HWCVD生长硅薄膜时，通过生长温度，气体流量，氢气稀释比，腔室气压等参数实现微晶硅或者纳米晶薄膜的生长；
4.采用双层膜技术减小表面处入射光的反射并实现表面钝化，提高入射光的收集率和少数载流子寿命；
5.采用高低结结构增加光生载流子的收集效率；
6.采用隧道结技术实现叠层太阳能电池的制备，扩展电池的光谱收集范围，提高电池的转换效率。
四、知识产权及获奖
国家863项目(2006AA03Z219)
南京航空航天大学
2022-08-12
亚微米陶瓷颗粒增强铝基复合材料
本项目采用元素粉末法制备高性能的亚微米陶瓷颗粒增强铝基复合材料，突破了亚微米颗粒在基体中的分散和铝基复合材料的二次加工困难瓶颈难题，制备的亚微米陶瓷颗粒增强金属基复合材料具有高的比强度、比刚度、热稳定性，较低的热膨胀系数，优良的导热、耐磨、耐腐蚀性等特点，机加工表面光洁度高。亚微米陶瓷颗粒增强金属基复合材料的成功制备，在金属基复合材料实际应用方面取得了突破性的进展。 亚微米陶瓷颗粒增强金属基复合材料是一种极具潜力的工程材料，其在航空航天领域、汽车装甲、电子封装、高轻化自行车等方面取得了大量应用。其中以碳化硼为增强体的B4C/Al复合材料耐磨性很高，在制造喷砂嘴、电触点、摩擦和耐摩擦材料时得到了广泛的应用，并且在机器和设备端部密封件上，碳化硼为基体的B4C/Al复合材料也有出色表现。此外，碳化硼具有良好的耐酸碱腐蚀性能，在有气体腐蚀条件下工作时，效果极佳，用亚微米B4C制备的B4C/Al复合材料制备的喷砂嘴和喷丸机喷嘴在标准条件下显示出的高强度，为钨硬质合金强度的5～11倍。先后设计和开发了高尺寸稳定性高导热易加工电子封装复合材料制品，如印刷电路板板芯、军用功率混合电路、微波管的载体、多芯片组件等。亚微米SiC颗粒增强铝基复合材料具有高耐磨性、良好的耐高温性和抗咬合性能等特点，在高速列车刹车盘，制动盘、发动机活塞和齿轮箱等以及现已用于越野自行车上的车链齿轮具有广阔的应用前景。从前瞻性、战略性、经济性和基础性这几个角度来考虑，亚微米陶瓷颗粒增强金属基复合材料制备技术的发展符合具有高性能价格比，有待迅速实现产业化的要求趋势。本项目围绕航空航天用大尺寸关键承力结构件、光机结构件与精密仪表零件、电子封装器件、核能领域屏蔽材料等应用背景，部分研究成果已达到了国际先进水平。先后设计和开发了高尺寸稳定性高导热易加工电子封装复合材料制品；制备的亚微米碳化硼增强铝基复合材料被应用于制造核废料处理容器；应用于高速列车刹车盘，制动盘、发动机活塞和齿轮箱等。
东北大学
2021-04-11
宽波段硅基探测器产业化开发
图像传感器，是一种常用的光电探测器件，它能将光子信号转换成电子信号，被广泛地应用在高性能光谱仪、数码相机以及其他的电子光学设备中。普通的CCD、CMOS硅基探测器能获得高量子效率的光谱响应范围在400~900nm波段，在紫外波段，由于多晶硅栅的吸收系数很大，这就意味着紫外光子在极端浅（小于2nm）的表层被吸收，导致其在波长小于400nm的紫外波段量子效率（QE）极低。紫外量子效率低的缺陷限制了前照式硅基探测器在航空业、工业以及制造业等领域中的应用。因此，研制宽波段硅基探测器件使其响应范围延伸到紫外和深紫外波段是国内外紫外探测领域的迫切需要。
上海理工大学
2021-04-13
一种基于硅基液晶的波长分辨监测方法
本发明公开了一种基于硅基液晶的波长分辨监测方法。基于硅 基液晶在同样的偏置电压下，对不同波长入射光有不同的相位调制的 特性，对在硅基液晶波长工作范围内的光信号实现分析与监测，并能 在入射光波长未知的条件下，对该波长进行测量，并能随着相位调制 精度的提高，提高波长的分辨精度。本发明元件少，系统结构简单紧 凑，对光路的准直要求不高，无需苛刻光路的耦合与复杂操作就能进 行波长的分辨，并且有着与入射光偏振态无关的特性，在分辨出波长 的同时，还能对入射光束的偏振态进行测量，适用范围更广。
华中科技大学
2021-04-14
硅基上III-V的直接外延及器件集成
采用光互连技术可以有效的解决集成电路进一步发展的尺寸限制同时可以极大的提高芯片间信息传输的速度和频率。Si基光子集成是实现集成电路光互联的核心技术和重要研究方向。然而，Si因为其间接带系的特性很难作为发光材料使得Si基光源的缺失成为制约Si基光子芯片的瓶颈，而传统Ⅲ-Ⅴ族材料如GaAs，InP等由于优良的光电转换效率已经在光电子器件领域得到广泛的应用。因此，Si基与Ⅲ-Ⅴ的集成是实现Si基光子芯片的一种理想途径。
南京大学
2021-04-14
一种基于硅基液晶的波长分辨监测方法
本发明公开了一种基于硅基液晶的波长分辨监测方法。基于硅 基液晶在同样的偏置电压下，对不同波长入射光有不同的相位调制的 特性，对在硅基液晶波长工作范围内的光信号实现分析与监测，并能 在入射光波长未知的条件下，对该波长进行测量，并能随着相位调制 精度的提高，提高波长的分辨精度。本发明元件少，系统结构简单紧 凑，对光路的准直要求不高，无需苛刻光路的耦合与复杂操作就能进 行波长的分辨，并且有着与入射光偏振态无关的特性，在分辨
华中科技大学
2021-04-14