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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
基于广义空间调制系统的自适应调制方法
本发明提供一种基于广义空间调制系统的自适应调制方法,选择最有的调制方式组合对信号进行传输,能够使星座点间最小欧式距离变大,在使系统在引入较少的反馈量和增加较小的复杂度的情况下,使系统的BER性能得到显著的提高。
电子科技大学 2021-04-10
导航信号调制技术
已有样品/n该项目提供了一种导航信号调制技术,可以实现在两个相邻频带传送不同的导航业务,每个导航业务包含数据通道和导频通道,每个子带的导航信号可以独立接收,也可联合接收上下边带信号获得高精度导航性能。在同类解决方案中,最具代表性的是CNES 提出的AltBOC 调制方式。与AltBOC 相比,该项目的基带波形转换速率从子载波的8 倍降低至4 倍,子载波的电平数从4 电平下降至2 电平,信号的生成和接收处理复
华中科技大学 2021-01-12
磁敏电阻芯片及系列传感器
磁敏电阻芯片及相应传感器的开发与应用是磁敏传感技术近二十年来最蓬勃发展并实现产业化的新兴分支。1.我们研制的高分辨率(1000~4000脉冲/360º)磁编码器(国家自然科学基金项目)其关键技术指标频率响应达300KHz,超过国外同类产品的30%,是光学编码器频响的3倍。2。我们生产的具有判向功能、从0~数万转速的测速传感器,具有信号无接触测量,无触点、无磨损、无噪声、使用寿命长,分辨高,检测距离远、频率响应宽达到0-200KHZ、性能明显优于光电测速传感器和电感测速传感器。已成功替代纺织进口设备传感器3。无触点磁敏电位器(北京市自然科学基金项目)已获得过国家专利,该产品内部具有信号无接触测量,使用寿命长,分辨率高,转动力距小,高频响应特性好,抗干扰能力强,适用于油、水、粉尘等惡劣环境的特点。4。最新结构的倾斜角传感器(建设部项目),已申报国家发明专利,信号感应检测无磨损   无电噪声 、高可靠性、高分辨率、 高稳定性、特别适用于运动频繁要求使用寿命长的场合,环境适应性强,可用于潮湿、油污、粉尘、盐污、露天等多种工业场合。  
北京科技大学 2021-04-11
磁随机存储器芯片(STT-MRAM)器件
已有样品/nSTT-MRAM 是一种极具应用潜力的下一代新型存储器解决方案。由于采用了大量的新材料、新结构,加工制备难度极大。当前,美韩日三国在该项技术上全面领先,很有可能在继硬盘、DRAM 及闪存等存储芯片之后再次实现对我国100%的垄断。微电子所集成电路先导工艺研发中心研究员赵超与北京航空航天大学教授赵巍胜的联合团队通过3 年的艰苦攻关,在STT-MRAM 关键工艺技术研究上实现了重要突破,在国内首次采用可兼容CMOS 工艺成
中国科学院大学 2021-01-12
单芯片高光束质量光子晶体激光器
可以量产/n波长范围905-1064nm、水平、垂直发散角<10度;直流输出功率>5W;窄脉冲输出功率>20W;光子晶体激光器模块窄脉冲输出功率>130W;并与传统半导体激光器工艺相兼容。此外还开展了808nm、980nm和1064nm等波段光子晶体激光器研究。“先进半导体光子晶体激光器技术研究”获得2013年度北京市科学技术奖二等奖,光子晶体高功率高亮度激光器被评为“2014中国光学重要成果”。市场预期:半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域,已成为当今光电子科学的核
中国科学院大学 2021-01-12
一种基于磁调制的直流漏电流传感器
本发明公开了一种于磁调制的直流漏电流传感器,用于对直流 绝缘状况进行监测具有良好的性能,所述直流漏电流传感器包括振荡 电路、二极管、双磁芯差动单元、第一滤波器、仪用放大器、相敏检 波器和第二滤波器;本发明的直流漏电流传感器采用半波激励,与传 统的传感器相比,省略了用于产生相敏检波器参考信号的倍频电路, 简化了电路结构,减少了干扰,降低了成本,并具有灵敏度高的特点。
华中科技大学 2021-04-14
多标准超高频射频识别读写器芯片
已有样品/n该款芯片支持ISO 18000-6C(EPC Global Class 1 Generation 2)、GB/T29768-2013 及GJB 7377.1-2011 等多种UHF RFID 读写器标准,多标准兼容模式即满足了国际市场需求,又兼具了本土产品的适应性。该款芯片采用高性能的回波抵消技术和独有的零中频接收机架构模式,优化了电源管理方案,提高了接收的灵敏度,增大了UHF RFID 读写器的读取距离,同时极大地简化了电路结构,
中国科学院大学 2021-01-12
两部门关于开展高性能生物反应器创新任务揭榜挂帅工作的通知
高性能生物反应器创新任务揭榜挂帅。
工信部 2025-06-05
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