研究背景 芯片是人类最伟大的发明之一，也是现代电子信息产业的基础和核心。小到手机、电脑、数码相机，大到6G、物联网、云计算均基于芯片技术的不断突破。半导体光刻工艺水平的发展是以芯片为核心的电子信息产业的基石，目前半导体光刻的制造工艺几乎是摩尔定律的物理极限。随着制造工艺的越来越小，芯片内晶体管单元已经接近分子尺度，半导体制作工艺的“瓶颈效应”越来越明显。随着全球化以及科技的高速发展，急剧增长的庞大数据量要求数据处理模型和算法结构不断优化升级，带来的结果就是对计算能力和系统功耗的要求不断提高。而目前智能电子设备大多存在传输瓶颈、功耗增加以及计算力瓶颈等现象，已越来越难以满足大数据时代对计算力与功耗的需求，因此提高运算速度同时降低运算功耗是目前信息工业界面临的紧要问题。 如当年集成电路开创信息时代一样，当下已经普及的光通信正在成为新革命力量的开路先锋。与此同时，光子芯片正在从分立式器件向集成光路演进，光子芯片向小型化、集成化的发展趋势已是必然。相对于电子驱动的集成电路，光子芯片有超高速率，超低功耗等特点，利用光信号进行数据获取、传输、计算、存储和显示的光子芯片，具有非常广阔的发展空间和巨大的潜能。 项目功能 本项目瞄准光通信关键技术及核心芯片，基于量子阱二极管发光探测共存现象，探索关键微纳制造技术，研制出可以同时实现通信、感知功能的一体化光电子芯片。 技术路线 一、技术原理及可行性 本项目主要负责人王永进教授发现如图1所示的量子阱二极管发光探测共存现象，首次研制出同质集成发射、传输、调制和接收器件的光电子芯片，这些原创工作引起了业界相关科研小组地广泛关注，化合物半导体同质集成光电子芯片成为研究热点。香港大学的蔡凯威小组和申请人合作提出湿法刻蚀和激光选择性剥离技术，在蓝宝石氮化物晶圆上实现LED基同质集成光电子芯片(Optica 5, 564-569 (2018))。沙特阿卜杜拉国王科技大学Ooi教授和美国加州大学圣巴巴拉分校Nakamura教授小组在蓝宝石氮化物晶圆上，研制出基于氮化物激光器的同质集成光电子芯片(Opt. Express 26, A219(2018))。中科院苏州纳米所孙钱小组在硅衬底氮化物晶圆上，研制出基于氮化物激光器的同质集成光电子芯片(IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 24, 8200305 (2018))。在NRZ-OOK调制方式下，InGaN/GaN量子阱二极管可实现Gbps的光发射、调制和探测速率(Appl. Phys. Express 13, 014001 (2020))。这些工作表明研发基于光子传输的化合物半导体同质集成光电子芯片以实现片上光子通信是可行的。   二、总体结构设计及工艺流程 本项目提出的同时通信/感知一体化光电子芯片基于常规的蓝宝石衬底氮化镓基多量子阱LED外延片进行设计，无需特殊定制的外延结构。以典型的2寸氮化镓基蓝光LED外延片为例，其外延片结构如图2所示，从下至上依次为蓝宝石衬底、AlGaN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、InGaN/GaN多量子阱层和P型GaN层，通过调节InGaN/GaN多量子阱层的参数（层厚度与In的比例等等）可制备具有不同中心波长的光源器件。   图3为本项目所提出的同时通信/感知一体化光电子芯片结构。在蓝宝石衬底的氮化物晶圆上通过刻蚀和沉积等一系列晶圆级微纳加工技术，制备出单片集成的InGaN/GaN多量子阱LED和PD。光子芯片的P、N电极可以采用倒装技术直接与基板相连，光线从透明的蓝宝石衬底发出，这样不仅使得器件具有优良的电性能和热特性而且简化了其后期的封装工艺。 三、技术创新优势 1、同一块晶圆上集成LED和PD使得两者间距离大大缩短，不仅有助于增强PD对蓝宝石表面反射光线的耦合，提升感知系统性能，而且缩小了器件整体外形，符合集成电子器件小型化、便携化的发展趋势； 2、单片集成的LED和PD器件相比于传统异质的、分立的LED和PD简化了封装形式和工艺，不再需要对LED和PD进行单独的封装，而且同质集成器件的基板也较异质结构的简单统一，极大地缩短了集成系统的制作周期； 3、同时通信/感知一体化光电子芯片采用相同的工艺就可以制作出LED和PD，简化了生长异质材料的复杂性，缩短了器件流片的周期，使用同一工艺就可将LED和PD进行批量生产，有效地降低了生产成本。 四、实验验证 本项目团队所在的Peter Grünberg研究中心拥有完整的LED器件制备、光电性能测试与电学性能测试平台，并且项目成员积累了丰富的测试技术与经验，能够满足本项目的同时通信/感知一体化光电子芯片测试同时表征光电参数与电学参数的需求。下图4所示为器件形貌表征图，从左边依次是扫描电镜图、光镜图、原子力显微镜图。   基于通信感知一体化芯片，本项目利用单个多功能集成器件成功实现了对人体脉搏的监测功能，如图5所示。   另外基于通信感知一体化氮化镓光电子芯片，我们还实现了照明、成像和探测功能为一体的LED阵列系统，如图6所示。该系统可以在点亮照明的同时，实现对外界光信号的探测与感知，通过后端系统处理后，再将信息通过阵列显示出来，实现多种功能的集成。 项目负责人王永进教授是国家自然基金委优秀青年项目、国家973项目获得者，他以第一或通讯作者身份在Light-Sci Appl.等主流学术期刊发表一系列高质量研究论文，获授权中国发明专利23项，美国发明专利2项，被National Science Review、Semiconductor Today等做9次专题报道，荣获2019年中国电子学会科学技术奖（自然科学）、2019年南京市十大重大原创成果奖等。

发明(设计)人：李涛, 徐贝贝, 祝世宁。本发明涉及一种基于超构透镜阵列的大视场集成显微成像装置。该装置包括：光源、超构透镜阵列、线偏振片和图像传感器；所述线偏振片固定于所述光源的后方，且所述线偏振片位于所述光源的出射光路上；所述超构透镜阵列固定于所述线偏振片的后方，且所述超构透镜阵列位于所述线偏振片的出射光路上；待成像物体位于所述线偏振片和所述超构透镜阵列之间；所述图像传感器位于所述超构透镜阵列的后方；所述超构透镜阵列中包括周期性排布的多个超构透镜。本发明可以实现在不牺牲分辨率不增加工作距离的条件下，扩大成像视场。

本发明提出一种高亮度的集成成像3D显示装置，该装置由漫反射层Ⅰ、背光源、棱锥针孔阵列、以及透射型显示面板组成，背光源由四个线光源组成，为整个显示装置提供光源；棱锥针孔阵列由棱锥针孔在水平和垂直方向上等间距排列而成，棱锥针孔的侧面为漫反射层Ⅱ；透射型显示面板上显示微图像阵列；漫反射层Ⅰ、背光源、棱锥针孔阵列三者精密贴合且中心对齐，由背光源发出的光线经过漫反射层Ⅰ和各棱锥针孔侧面的漫反射层Ⅱ的多次反射后，由棱锥针孔阵列顶部的小孔透射出来，并照射到透射型显示面板上，从而显示出3D图像。

本成果在常温常压条件下实现金属的浸提和富集，无需消耗强酸和双氧水等危险化学品，设备无需过度防腐，无需庞大的酸雾处理系统，设备投入低、运行安全。该技术属平台技术，对于各种材料源危废（废旧电池、失效催化剂、电子线路板）和工业源危废（电镀污泥、酸洗污泥、冶炼废渣）均可实现金属浸提和富集。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 基于膜生物反应器的生物沥浸和循环富集成套设备，大幅提高了微生物浓度，较之常规的生物冶金/生物沥浸其效率提高了一个数量级，浸提时间由5-10天缩短至6-24小时。通过专利技术-膜生物反应器实现了沥液的再生循环和金属的循环富集，不但解决了危废中金属含量低、回收困难的问题；而且显著减少了废水的产生和培养液的消耗。该技术在常温常压条件下实现金属的浸提和富集，无需消耗强酸和双氧水等危险化学品，设备无需过度防腐，无需庞大的酸雾处理系统，设备投入低、运行安全。该技术属平台技术，对于各种材料源危废（废旧电池、失效催化剂、电子线路板）和工业源危废（电镀污泥、酸洗污泥、冶炼废渣）均可实现金属浸提和富集。该技术尤其对于火法和湿法过程产生的低含量烟灰、炉灰、浸出渣都具有很强的适用性、高效性和经济性，可同步实现有价金属最大程度回收和残渣脱毒脱帽。 每处理一吨涉重危废的经济收益为3000元，成本约为1000元，同时节省了4000元每吨的涉重危废处置费用，如果每年处理3000吨涉重危废，毛收益为800万，可节约处置费1200万。 从涉重危废中回收有价金属，去除有毒金属，使涉重危废脱毒脱帽，不仅避免了金属资源的浪费，也避免了重金属的环境污染。 基于膜生物反应器的生物沥浸和循环富集成套设备，大幅提高了微生物浓度，较之常规的生物冶金/生物沥浸其效率提高了一个数量级，浸提时间由5-10天缩短至6-24小时。通过专利技术-膜生物反应器实现了沥液的再生循环和金属的循环富集，不但解决了危废中金属含量低、回收困难的问题；而且显著减少了废水的产生和培养液的消耗。该技术在常温常压条件下实现金属的浸提和富集，无需消耗强酸和双氧水等危险化学品，设备无需过度防腐，无需庞大的酸雾处理系统，设备投入低、运行安全。

新型氢转换材料实现了简单、高效、即时即地制氢，结合氢氧燃料电池，可为国民经济和军事领域提供便携式电源的解决方案。关键产品技术已达国际先进水平，增强了我国在氢能制取和应用技术上的核心竞争力。

本发明公开一种同质结型感存算集成器件及其制备方法。该同质结型感存算集成器件包括：柔性衬底；底电极，其为有机导电聚合物，形成在所述柔性衬底上；第一功能层，其为经退火后的三元素n型氧化物半导体薄膜，具有光电响应的结晶相，形成在所述底电极上；第二功能层，其为未经退火的三元素n型氧化物半导体薄膜，与所述第一功能层的材料相同，共同构成同质结；多个彼此间隔分布的凹槽，贯穿所述第二功能层和所述第一功能层至底电极，其内填充有隔离层；顶电极，形成在所述第二功能层上，其中，第一功能层在光照下产生光生载流子，对光学信息进行感知，并以电流的形式反馈至器件，同时借助第二功能层的忆阻特性，以实现整体器件状态的记忆存储，通过对器件不断地施加光电信号，实现器件电导的连续调制，从而实现神经形态计算中权重更迭。

本发明公开了一种低剖面方向图可重构的基片集成波导H型喇叭天线，主要包括三个部分：电可调馈电网络、辐射单元和直流偏置电路。本发明的方向图可重构的基片集成波导喇叭天线可以实现主波束方向在水平面0°、90°、180°和270°扫描，具有低剖面、宽带、结构简单，操作方便等特点。

发展了基于头表脑电技术的光标控制系统，该系统利用信息技术对残疾人的大脑信息进行解码，然后对其意图进行识别，然后将识别结果作为控制命令输出，达到对计算机光标或者外界轮椅的控制，建立残疾人和外界的一条通道，为残疾人和外界的交流以及运动的辅助提供了帮助。该系统融合了多种信号模式，可以针对不同的被试及应用目的提供相应的控制方式。

发展了基于头表脑电技术的光标控制系统，该系统利用信息技术对残疾人的大脑信息进行解码，然后对其意图进行识别，然后将识别结果作为控制命令输出，达到对计算机光标或者外界轮椅的控制，建立残疾人和外界的一条通道，为残疾人和外界的交流以及运动的辅助提供了帮助。