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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
柔性薄膜组装集成芯片传感器
( (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 )
复旦大学 2021-01-12
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
纳米铝塑板
产品名称:纳米氟碳涂层铝塑板 表面涂层: 铝合金:AA1100series,AA3003series 铝厚:0.3mm,0.40mm,0.45mm,0.50mm 铝厚度:4mm,5mm,6mm 宽度:1220mm,1250mm,1500mm 长度:最长至6000mm,特殊宽度可定制 背涂: 品牌:ALUSHINE 产地:山东临沂
临沂金湖彩涂铝业有限公司 2021-09-02
太赫兹波传输和调控功能器件
太赫兹(THz)科学技术既是重大的基础科学问题,也是国家的重大需求。然而,作为一段全新的的电磁波谱,实现THz波传输与控制的相关器件极为匮乏,大大限制了THz科学技术的发展及应用。本项目提出了THz波物质探测、低损传输、高速控制的新理论和新技术,研制出多种实用化THz功能器件。本项目的主要成果包括:(1) 提出了THz波吸收的理论模型,研制出吸收率达到85%以上的窄带、多带和宽带太赫兹吸收材料,解决了传统电磁波吸收材料无法有效工作于THz频段的技术难题;(2)提出“人工电磁结构”与“电子功能材料”相结合构建可调谐太赫兹功能器件的思想,研制出开关速率达到0.1ms的太赫兹开关、调制速率达到10Mbps的太赫兹波调制器,带内透射达到80%的太赫兹带通滤波器,以及高效太赫兹功率衰减器;(3)基于高阻Si的深能级掺杂技术和石墨烯二维晶体材料,研制出宽带太赫兹波空间调制器,开关速率达到5MHz,空间调制面积达到3英寸,为提高太赫兹成像速率和分辨率奠定了基础;(4)提出极化约束实现太赫兹波导低损耗传输的新概念。基于“聚合物空芯波导”与“周期性金属光栅结构”的集成,研制出一种双面光栅聚合物空芯波导实现了单模的传输,大幅度降低太赫兹传输损耗到0.68dB/m,达到了实用化的要求。 这一研究成果既加深了对THz波谱特性和基本物理现象的理解,也解决了THz传输、控制、波谱识别和应用成像的多个关键科学问题。本项目成果的实施,可望实现载波300GHz以上高速无线通信,为太赫兹波无线通信、雷达探测、医疗诊断以及以及波谱成像等应用系统提供了重要的技术支撑。在Appl. Phys. Lett., Sci. Rep., Opt. Lett., Optics Express, J. Opt. Soc. Am.等国际主流期刊上发表SCI 论文66 篇。申请国家发明专利22 项,已授权专利7 项,获得教育部自然科学一等奖1项。跟国内外综合比较,本项目的研究成果总体上处于国际先进水平,对推动太赫兹科学快速进入实际应用领域具有重要的科学意义。
电子科技大学 2021-04-10
太赫兹波传输和调控功能器件
本项目提出了THz波物质探测、低损传输、高速控制的新理论和新技术,研制出多种实用化THz功能器件。
电子科技大学 2021-04-10
残余应力原位高能声束调控系统
残余应力原位高能声束调控系统通过高能声束耦合模式能够实现对任意曲面固体材料内残余应力的进行消减,具有单通道和多通道阵列消减模式,利用高能弹性波的能量改变残余应力势能场,从而达到消减和调控残余应力集中区域的目的。
北京理工大学 2021-02-01
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