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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
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
一种可拆卸式容量可变的纳水容器
本实用新型提供一种可拆卸式容量可变的纳水容器,包括软质防水壳体、上箍圈、下箍圈和侧向支 撑杆。软质防水壳体和上箍圈下箍圈钩配连接,侧向支撑杆和上箍圈下箍圈内钩连接,侧向支撑杆和上 箍圈下箍圈稳定支撑起软质防水壳体,同时达到容器的骨架和壳体可拆卸分离的效果。侧向支撑杆可上 下伸缩为容器容量的改变提供保障。本实用新型可拆卸、容量可变、占用空间少、携带方便、实用性强。
武汉大学 2021-04-14
云端赋能活动 — 科技赋能教育往期回顾
云端赋能活动 — 科技赋能教育往期回顾
云上高博会 2022-07-07
太阳能高效聚光热电联合供能系统
太阳能光伏发电及太阳能热水器是目前太阳能利用最为成熟和广泛的两个技术领域,但是由于其产能形式单一,最终严重制约了其进一步的技术发展和市场推广前景。 其中太阳能光伏发电存在光电转化效率低(由于温度效应,晶硅型光伏发电系统综合光电转化效率只能达到12%-13%),光伏组件成本高,导致其成本回收期长。同时光伏电池生产也存在高能耗高污染的问题。 如何提高单位面积光伏电池的发电量,减少电池用量是降低系统成本提高发电收益的重要手段。通过聚光可以有效提高光伏电池片表面的太阳能能流密度,并大大增加光伏电池的光电输出功率,成倍减少电池片用量(用量为传统技术的1/4),间接降低了光伏电池生产的总能耗和总污染,但是提高电池表面太阳能能流密度的同时,电池的温度也急剧升高,严重影响电池的电输出性能和使用寿命,只有通过水冷的方式来降低电池温度,这就形成了该技术手段的另一种产能形式,太阳能热水。即太阳能热电联供。
西安交通大学 2021-04-11
太阳能高效聚光热电联合供能系统
一. 项目简介:应用背景 太阳能光伏发电及太阳能热水器是目前太阳能利用最为成熟和广泛的两个技术领域,但是由于其产能形式单一,最终严重制约了其进一步的技术发展和市场推广前景。其中太阳能光伏发电存在光电转化效率低(由于温度效应,晶硅型光伏发电系统综合光电转化效率只能达到 12%-13%),光伏组件成本高,导致其成本回收期长。同时光伏电池生产也存在高能耗高污染的问题。如何提高单位面积光伏电池的发电量,减少电池用量是降低系统成本提高发电收益的重要手段。通过聚光可以有效提高光伏电池片表面的太阳能能流密度,并大大增加光伏电池的光电输出功率,成倍减少电池片用量(用量为传统技术的 1/4),间接降低了光伏电池生产的总能耗和总污染,但是提高电池表面太阳能能流密度的同时,电池的温度也急剧升高,严重影响电池的电输出性能和使用寿命,只有通过水冷的方式来降低电池温度,这就形成了该技术手段的另一种产能形式,太阳能热水。即太阳能热电联供。  
西安交通大学 2021-04-11
新一代高效跨季节储热技术
化学储热利用化学反应储热,储热密度高,能长时间储热无损耗,是新一代储热技术。还能够提高热能品位,可用于取暖和工业用热。本技术是授权专利技术,创新性和先进性突出,市场前景广阔,可为碳中和目标保驾。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 太阳能的不连续性造成无法应用,利用储热技术储存太阳能就可以实现连续供热,解决这个问题。熔盐储热已经产业化,但是储热密度低,热能损失高,储热时间小于10小时。化学储热利用化学反应储热,储热密度高,能长时间储热无损耗,是新一代储热技术。还能够提高热能品位,可用于取暖和工业用热。本技术是授权专利技术,创新性和先进性突出,市场前景广阔,可为碳中和目标保驾。 新一代跨季储热材料的性能显著优于同类技术,性能如下: 1)储热密度,每吨360 kWh (水的储热密度约58 kWh),是水的5.8倍。 2)简单密封,长时间保存无热能损失。 3)储热材料成本每吨< 1000元。 4)设备投资 约50元/kWh。
北京理工大学 2022-08-18
具有储冷功能的汽车空调机
该项目克服了现有汽车空调系统的不足,提出了一种具有储冷功能的汽车空调机。该空调系统在汽车正常行驶时,能够按额定工况、额定容量向车室内供冷;当汽车高速行驶时,该空调系统能够将多余的冷量储存起来,而系统中的蒸发器仍按额定工况、额定容量向车室内供冷,其性能不受影响,压缩机吸气压力处在正常工作范围内;当汽车怠速或停止行驶时停止空调压缩机工作,启动储冷系统向车室内供冷。当汽车正常行驶、而车室内的需冷量大于空调系统额定供冷量时,可以启动储冷系统向车室内补充供冷,以弥补空调系统额定供冷量的不足,满足乘客舒适性要求
南京大学 2021-04-14
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