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；

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。

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。

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)

卫星在轨运行和返回过程中需经历极端高低温环境，构件尺寸的稳定是保证卫星在轨高精度、返回高安全、任务高可靠的关键。针对卫星搭载的某宽带微波载荷与卫星本体材料之间热膨胀系数不匹配极易导致的载荷在轨及返回过程中载荷接收精度不稳定、信息传输不连续等问题。我校陈骏教授团队以原创的负热膨胀技术研发了具有轻质、热膨胀系数低、力学性能优异、尺寸稳定性好的高性能低膨胀铝基复合材料，并研制了系列关键连接内置件、环件等高性能低膨胀构件，首次将负热膨胀技术应用到我国的卫星上，填补了高性能低膨胀金属构件在工程应用领域的空白。该技术使得某宽带微波载荷与卫星本体之间热膨胀匹配性增强、界面应力大幅度减小，保证了卫星在轨与返回过程中信号高精度传输与接收，助力卫星成功返回。 图1 实践十九号卫星成功返回（图片来源国家航天局） 图2 高性能低膨胀铝基复合材料及构件应用于全球首颗可重复使用返回式技术试验卫星（图片来源央视新闻频道）

本发明公开了一种液晶基红外波束偏振控制芯片，包括芯片壳体(4)以及位于该芯片壳体(4)内的阵列化液晶偏振控制结构(3)；芯片壳体(4)上设置有第一驱控信号输入端口(1)，第二驱控信号输入端口(2)，第三驱控信号输入端口(5)，第四驱控信号输入端口(6)。红外光波进入芯片的阵列化液晶偏振控制结构后，按照液晶偏振控制结构的阵列规模和排布情况被离散化为子波束阵。子波束与受控电场激励下的液晶分子相互作用，被执行水平、垂直、4

一种三维量子阱结构光电裸芯片，属于一种量子阱结构光电裸芯片，解决现有三维量子阱结构光电裸芯片工作面积有限、工艺复杂、成本高的问题。本实用新型自下而上包括：衬底层、缓冲层、n 型层、量子阱层、p 型层，所述衬底层、缓冲层、n 型层、量子阱层和 p 型层表面形状走向一致，均为均匀分布的凸台阵列或者均匀分布的凹槽阵列，或者均匀分布的相间的凸台和凹槽所构成的阵列。本实用新型增大了衬底层工作面积，在其上直接生长一层缓冲层来进行应力与晶格匹配，克服了工作面积与衬底面积之比较低所带来的量子转换效率低的问题；本实用

基于事件驱动方式的仿生视觉图像传感器，用于高速场景的拍摄 一、项目分类 关键核心技术突破、显著效益成果转化 二、成果简介 随着虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合虚拟增强现实（MR）技术、自动驾驶、物联网以及机器视觉等领域的飞速发展，对图像传感器的采集速度提出了更高的要求。传统基于“帧”扫描形式的CMOS 或 CCD 图像传感器较难满足高速运动物体的拍摄需求，若提高相机的图像采集帧率，则需要采用高性能且结构复杂的模数转换器，大量的图像会带来较大的数据冗余，此外，也会面临功耗高的问题。 相比于传统的光电和图像传感器，生物视网膜具有许多不可比拟的优势。视网膜中的光感受器可根据外界光强的变化自适应调节增益，能够感知超过 180dB 的光强范围。另外，视网膜基于事件驱动式的采集方式，仅输出场景中光强发生变化的信息，因而，能够滤除低频信息带来的冗余。在信号处理和传输上，采用异步通信的方式，通过神经节细胞将光强信息转换为时空脉冲信号，实现低功耗。 受到生物视网膜的启发，研究人员提出了基于事件驱动方式的仿生视觉图像传感器，用于高速场景的拍摄。该类传感器多采用对数像素电路作为光强探测单元，因其动态响应范围宽，可随机读取。然而，对数电路在弱光环境下灵敏度低，几乎没有光响应，即仍然无法模仿视网膜弱光下的高灵敏度，除此之外，其输出受到 (Fixed Pattern Noise，FPN)的影响，降低了图像质量。 我们提出了一种兼容 CMOS 工艺的光敏二极管体偏置场效应晶体管器件(PD- body biased MOSFET，简称 PD-MOS)，其结构图和等效电路如图 1所示。 利用 PD 的感光特性以及 MOSFET 的正向衬底偏置效应实现集成光强探测及信号放大于一体的光电器件。该器件可解决对数电路在弱光下灵敏度低的问题，并且提出了一种明暗传感器的方案以降低噪声。设计成像测试方案并搭建静态图像采集测试系统，实现静态显示，通过 MTALAB 进行图像恢复从而实现动态图像显示功能。   图 1 (a) PD-MOS 器件结构及其 (b) 等效电路图 经过商用 180nm CMOS 工艺流程制备后的器件概貌如图 2 所示，图 (a) 为三种不同像素设计的芯片实物图，从上至下分别为环形结构、条形结构及对数像素电路，将其中的环形结构在显微镜下放大观察可看到图 (b) 所示的形貌，图 (c) 为4个像素的显微图。   图 2 (a) PD-MOS 成像阵列芯片的实物图，(b) 环形结构芯片在显微镜下的放大图以及 (c) 环形结构像素放大图 上位机实时显示效果如图3所示，可以明显看出两根头发相交。子图 (a) 为暗态时的 100 帧平均灰度图，子图 (b) 为暗态时的曲面图，子图 (c) (e) (g) (i) 为光态下的图，子图 (d) (f) (h) (j) 为光态下的图像数据减去暗态下图像数据的降噪图，可以发现在30nw/cm2 辐照度下已经出现头发的轮廓，当辐照度继续增加，头发的轮廓越来越清晰，当辐照度达到 3mw/cm2，仍然可以看到头发的轮廓。   图 3 阵列芯片采集的图像 不同于传统计算机视觉系统的图像采集方式，生物视觉系统的成像由视野场景中发生的事件触发，且生物视网膜具有宽动态响应范围、超低功耗以及异步传输等特点，这为仿生视觉系统的研究提供了全新的思路。随着物联网、自动驾驶以及安防等领域的快速发展，它们对高速动态图像传感器的需求也日益提升。近些年，针对这些需求，研究人员提出了一种用于采集高速动态信息的类视网膜相机，成为了一大热点研究方向。类视网膜相机的工作原理模拟了生物视网膜事件驱动型的采集方式及异步型的传输模式，为动态视觉成像提供了硬件基础。综上，该类传感器的研究具有十分重要的科研意义和深远的经济价值。

电子模拟功率负载是一种利用电力电子技术、计算机控制技术及电力系统技术设计实现的。用于对各种直流电源进行考核实验的实验装置，主要作用是替代传统的实际耗电方式运行的电阻型功率负载进行相关的功率实验，与电阻型负载相比它有以下的优点：在完成测试功率实验的前提下，将待试设备的输出能量反馈到电网，节约了能源，不产生大量的热能，避免了试验场所温度升高。并且具有如下几项特点： 1.不需体积庞大的电阻箱及冷却设备，节约了安装空间。体积小，重量轻。 2.模拟的功率连续可调，使用范围增加。 3.采用能量回馈方式，试验场所不必配备大容量的电源，降低了供电容量的开支。 4.反馈的电能可设为超前无功的形式，对电力系统进行功率因数补偿。 应用范围与市场前景： 该电子模拟功率负载可普遍应用于通讯电源出厂试验、各种整流柜出厂试验、牵引动力试验、大功率充电电源试验、蓄电池放电试验、电机出厂试验、柴油机汽油机出厂试验、汽车动力性能试验、电解电镀电源出厂试验等场合。 随着国民经济的发展，人们对能源的要求及试验自动化的要求越来越高，工业、交通等场合越来越需要大功率试验手段，能源的紧缺使得能耗的费用也越来越高，基于节约能源减少开支和试验自动化的要求，该装置将有广泛的应用前景。 经济效益分析： 设备投资用所节约的电费在一至两年内收回；若考虑使用该设备后节省了供电容量、减少了安装空间的费用，设备的投资将在一年内收回。 以50kVA的试验设备为例，通讯电源的出厂试验要求有72小时的连续运行，若该设备在全年内用足80%的时间，该机效率为90%，可节电50（kW）×360（天）×24（小时）×80%×90%=311040度，以每度0.5元计，一年节约电费15.5520万元，若以每台设备25万元计，大约一年半的时间可收回设备投资，若再综合考虑到电网容量的节约及安装场地的减少，则可在一年内收回设备投资。

成果与项目的背景及主要用途：RFID是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)的缩写，射频识别技术是 20 世纪 90 年代开始兴起的一种自动识别 技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现 无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。 RFID 系统通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须 人工干预。作为条形码的无线版本，RFID 技术具有条形码所不具备的防水、防 磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更 大、存储信息更改自如等优点，已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一，在 生产、零售、物流、交通等各个行业等各个行业有着广阔的应用前景。 86天津大学科技成果选编 87 本项目主要研发了基于 ISO18000-6B 协议的无源电子标签芯片，其可用于物 流，货品识别，高速公路收费等诸多领域，是目前国内外射频电路研究领域的热 点。 技术原理与工艺流程简介：UHF 频段的无源电子标签工作原理如下：通过标 签上外置的偶极子天线接收读卡器发送的载波信号，并将其转换为直流信号，为 整个芯片供电；同时片上的解调模块解调出经调制的载波信号所携带的数据信息， 并传递给片上的基带部分加以处理；基带部分连同 EEPROM 部分一起完成数据的 读写和控制功能，再由调制模块以反向发射的形式将上行信号返回给读卡器完成 一次通信。 本设计的工艺流程是基于 Chartered 0.35um EEPROM 数字工艺，从芯片设计、 仿真、版图验证。最终通过代工厂完成芯片制作。 技术水平及专利与获奖情况：根据测试结构表明，各项指标都达到了商用需 求，在国内属领先水平。 该项成果已获得国家知识产权局颁发的集成电路布图登记证书。 BS.06500285.7 应用前景分析及效益预测：目前国内的 UHF 频段的 RFID 产品正处于高速成 长期，需求量快速增长，但大多数核心技术需要依赖进口。如果本项目能够实现 技术转产，可以预计的前景和经济效益是相当可观的。有了自主知识产权的 UHF 频段电子标签，在很多领域都可以加以移植，取代进口产品不但可以大大节省开 支，同时也可以实现产品的自我定制及更新，最大程度的方便了国内用户的应用。 应用领域：货品跟踪和识别（代替条形码）、高速移动物体的识别、防伪认 证以及电子支付等领域都会有广泛的应用。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）： 四十平方米以上的办公用房，电脑、工作站若干，相应软件。也可以和 RFID 天线制造单位，卡片封装单位共同合作，将成果转产。 合作方式及条件：面谈。